三角洲基底為揚子準地台的一部分。喜馬拉雅構造運動中斷沉降。第四紀新構造運動中，地殼和海平面頻繁升降，最後一次大海侵結束後，長江攜帶的泥沙不斷沉積，開始在江口發育三角洲。
由于科氏力的作用，主江流不斷右偏，使江口沙群依次并入北岸。紅橋期、黃橋期、金 沙期、海門期、北沙期等形成的沙壩、沙洲群，形成今天長江北岸最大的沖積平原城市鹽城，以及邗江、泰興、靖江、如臯、如東、南通、海門、啟東諸縣地。江口附近的崇明、長興、橫沙等沙島，也将按此規律并入北岸。江口沙嘴也同步延伸。
北岸沙嘴延伸為今三角洲北界，地面高6米至8米。
南岸沙嘴經江陰、太倉、外岡、馬橋一線向東延伸，地面高程4、5米至6米左右，與錢塘江北岸相連後達杭州灣。沙嘴内側的淺水海灣被淤封成為古太湖的前身。此後淺水海灣不斷淤淺，逐漸演變為湖蕩羅布、河道交錯的低平原。南岸沙嘴外側濱海地區不斷淤積成濱海平原。
三角洲上散布着一系列海拔100米至300米的殘丘，大部由泥盆系砂岩和石炭、二叠系灰岩構成，少數由燕山期花崗岩和粗面岩組成。
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