東京湾口の浦賀水道では、相模舟状海盆に注ぐ東京海底谷が、海底を深く刻みこんでいる。一方、上流部の谷系は、その大部分が東京湾を埋め立てている堆積層の下に埋もれている。氷河時代の海面低下の最盛期には、海面は現在より140mほど低く、東京湾のほぼ全域が陸化していた。この時、荒川、多摩川、小櫃川などは、広く流路を東京湾にひろげ、古東京川の水系をつくった。東京湾を埋める堆積物の中には、宝永年間の富士山噴火(1707)による火山灰(黒色のスコリアと灰色の軽石で最大径3mm)が封印されている。火山灰層の深さから割り出した堆積の速さは、川崎沖で100年間24cmと見積もられる。