淡水」原本是指新竹以北的整個地區，但是清末來到臺灣北 部的西方人，不明究理，誤稱當時的滬尾為淡水」。自此 之後， 「淡水 就被用來專指今天台灣北部最大河流的河囗右岸地區。既 然河囗地名是淡水」，這條大河的名字就被稱為 淡水河了。淡水 河擁有廣大的集水區，有時候被用來泛稱 發源於雪山山脈北麓。 匯集於臺北盆地，並且經由淡水人海的整個河域。在眾多匯集於 臺北盆地的溪流中，有三個較大，被稱為淡水河的三人支流他們 分別是大漢溪、新店溪，和基隆河。也有人是以大漢溪和新店溪 的匯流點為分界，將分界地點以下的河道稱為淡水河:它流經三重 、蘆洲，並且在關 渡附近會合基隆河，切出盆地，從淡水入海。 淡水河的河流地形，擁有一篇曲折的歷史。十餘萬年前，當臺灣北部的火山活動平息下來已有一段 時間 之後，古大漢溪正從石門出山向西，在今天桃園一帶堆積古百門 沖積扇。此時的古新店溪，也在古大漢溪的東北側 和北部火山丘 陵的西南側(今日泰山以西的地方)之間，堆積另一座沖積扇(今日 的林口台地)。至於現今基隆河的中游與 上游河道，根據地形學學 者林朝棨(1957)的看法，則是兩條朝向東北、各自獨流入海的溪流 。當時向東北流到基隆入海的 基隆河中游河道，在八堵附近擁有 一條支流，向暖暖、瑞芳方向延伸。
大約在六萬年前，臺北附近的地殼發生變動。古新店溪下游的 沖積扇被舉升為林囗臺地，同時，在它東側的地塊則陷落成為臺北 盆地。古新店溪河道於是被迫流入低窪的湖盆中。同時陷落的臺北 盆地使占新店溪的河床坡度加大，也使得古新店溪向源侵蝕的能力 大增，於是深切谷地，塑造了河階地。此時的古石門沖積扇也被舉 升，追便古大漢溪的下游河道也向東北方偏移，但是它卻被東北側 升起的林囗台地所阻擋，未能立即流入臺北湖盆。於是古大漢溪在 逐漸被舉升的古石門沖積扇而上擺盪、下切，造成寬廣的階地。在 同時期的地殼變動中，向東北方流到基隆入海的基隆河中游河道， 因為支流的向源侵蝕，遂將基隆河上游襲奪，自此暴增了大量侵蝕 的能力，更拓寬、加深了今天八堵以下基隆河的河谷，並且留下許 多緩丘和階地。
陳于高等(1990)在臺北盆地邊緣樹林東南方的大漢溪河谷中， 發現一個在晚更新世形成的埋沒谷。他們的研究指出，早在五萬一 千年以前，這個埋沒谷是一個規模較小的下切侵蝕性河谷;它和上 述地形學者對六萬年前臺北盆地附近地形變化所做的推測一致。隨 後，從距今五萬一千年到距今三萬七千年之間，由於侵蝕基準的上 升，使河谷侵蝕作用轉為埋積作用，於是谷地形成沖積平原。沈積 物中的樹木化石顯示，這段時間正好是氣候趨向暖濕的時期。
從距今五萬一千年到距今三萬七千年之間，氣候回暖，海水而 上升。臺北盆地所埋的沉積物顯示，當時臺北湖盆與海相通。因此 海水面的連續上升，自然伴隨著臺北盆地四周河流侵蝕基準的同步 上升。
直到距今三萬七千年前，河谷近乎均夷狀態。早先形成的階地 ，隨同當時已受長期侵蝕而成的緩起伏丘陵地，在這段暖濕氣候時 期，發育了紅土化作用，於是形成紅土覆蓋的紅土臺地、紅土丘陵 (LH)，以及紅土階地(LT)。
萬獻銘等(1988)指出，紅土的生成環境必是高溫多雨、風化作用 劇烈。針對礫石岩性所做的分析顯示，林口臺地的礫石層是由臺地東 邊各河流的沖積扇合併在一起所造成的。黏土礦物和化學組成的分析 則指出，林口臺地上覆的紅土是由當地礫石層風化所造成的。
塑造紅土的暖期過後，海水面下降，河流侵蝕作用轉趨 旺盛。林 朝棨(1957，p．38)指出，此時因為「關渡決口，(臺北)盆地中之水由 關渡退出到淡水附近之海域中，水面降低;而一方面八堵基隆間部份地 區可能發生曲隆運動，基隆河遂發生逆流現象，由八堵沿昔時之江灣 流入臺北盆地中」;此時當在三萬年前左右。當時，古新店溪以其強盛 的向源侵蝕能力，沿著斷層和縱谷，分別襲奪古大漢溪和基隆河的中 游河道，形成今天的淡水河系。新店溪的向源侵蝕能力都比大漢溪和 基隆河的為強，這個趨勢如今仍然反映在新店溪多處切 斷曲流、大型 環流丘，以及景美溪與安坑溪這兩條新店溪支流的上游陡峻谷地中。 在後者，分水嶺分別向基隆河上游與 橫溪上游移動。
在整個淡水河系的發育過程中，另一個不可忽視的長期趨勢是地殼 的傾動。地質學者詹新甫(1976)指出，雪山山脈在中新世晚期或上新世 早期，初次遭受造山運動，此一運動延續至今。在更新世後期，雪山山 脈再度加強其活動，在山脈兩側產生屈尺斷層和牛鬥斷層，使山脈整體 成為一個獨立的斷塊，更容易做水平和垂直的移動。另一位地質學者徐 鐵良(1974)則指出，雪山山脈在更新世以來，地體連續上升，造成刻蝕 頗深的峽谷。山脈的西北邊則呈現間歇上升，造成多級的河階。更偏西 北方的臺北盆地與基隆河下游，僅有輕微的上升。整體上來看，在地質 時代的最近時期，雪山山脈北以屈尺斷層，南以牛鬥斷層(或稱匹亞南 構造線)為界，進行著相對於山前地帶的長期舉升，並且舉升作用明顯 地向西北趨緩，造成了地形面向西北側傾動的現象。於是，山前縱谷裡 的河道偏北發育，進而使得河道南岸的河階較為發達。大漢溪、新店溪 ，和基隆河的縱谷中，都發生了這種現象。
上游交替出現的縱谷、橫谷，和主、支稜線上的赭土緩起伏面;中游 分佈連續的掘鑿曲流、多級的河階，以及主流戲劇性的轉折;下游河段的 洪泛平原、濕地，和人工河岸。這些 都是淡水河三大支流的共同地形特 徵。宏觀上來看，從北邊的下游地帶到南邊的上游地帶，從東側基隆河 河谷到西側大漢溪河谷，淡水河隨著流域地勢逐漸升高，河道受制於地 質構造的現象，也就越明顯。這些強烈控制地表形態的地質條件，往往 和人類對建築平面的需求產生衝突。普遍存在的斷層，和新構造運動所 遺留下來的地表形態，更揭示淡水河流 域的不穩定性。
長期以來，由於淡水河流域缺乏完善的規劃及管制，來調節土地利 用的自然空間配置;也缺乏適當的水土保持措施，來配合各種土地利用型 態的運作。致使集約的土地利用方式，提高了淡水河河水的含砂量，破 壞了河流生態，並使得河道淤塞，損毀了河道的水運功能。在缺乏適當 節制的開發之下，上游及坡地的土壤流失，不但降低了土地的生產力， 也減弱了自然環境的儲水能力，使河道基流量逐漸減少，惡化了水質。 流域上游更因為儲水能力減弱，使得大雨時易生洪水。由於河水的含砂 量高，導致了上游水庫淤塞，下游窪地也被填平，使得下游河道及濕地 失去了調節洪水的能力，招致水患。如今，淡水河下游雖然構築了大型 的防洪設施，投資了許多資金在構築衛生工程系統，企圖避免水患，並 減緩水質惡化。但是，在欠缺有效資源管理及區位規劃的情形下，前述 的投資勢將引來更大的風險與災害。