自1979年以来，经近20年的调查和研究，我们对永定河及其支流清水河流域的第四系松散沉积物进行了较详细的观察，发现不少地点不同河谷地貌部位上保存有隶属湖相成因的灰色及灰黑色的黏土层沉积，为我们研究永定河变迁及北京古地理环境提供了重要线索。在官厅林场一带相当于永定河第四级台地上，1976年曾发现厚达5 m的灰褐色黏土层，其中还发现时代属早更新世旧石器时代的石核、石片等物10余件。在官厅林场北约0.5 km处，发现灰黄色及灰黑色相当于泥河湾层的湖相沉积（第六章）。此外，据吕金波（1994）报道，在幽州村东之永定河第三级阶地上发现有厚约10 m，岩性为灰黄色粉砂夹灰绿色黏土的湖相沉积。此外，正如前述（第六章），在雁翅永定河第三级阶地下部亦发现灰黑色和灰兰色的湖相黏土沉积。上述这些湖相沉积的发现表明，自早更新世至中更新世前期，永定河尚未切穿北京西山，当时还保留若干封闭的山间小湖泊。大致在中更新世后期以后，永定河才逐渐地贯穿北京西山，流入北京平原。距今约500 ka B。P。。
全新世时期，永定河由东流摆向南流，在游荡过程中形成网状密布的辫状河，其中冲洪积扇体大大缩小。
据历史记载，永定河古称渭水，在汉代曾流经于北京城南，称青泉河，到北魏时，从城西南隅流过，至辽代河道大致相当于现今龙河，在明初称浑河，南下夺白沟河。17世纪初，永定河改走今道，1698年筑堤并命今名。永定河泛滥的泥砂，经风的吹扬作用形成砂丘、砂垅。永定河泛滥平原 14C测定年龄为1，400~9，800年。