Арал и Балхаш — как крупные внутриконтинентальные водоемы оказывают влияние на экологическое состояние Казахстана и соседних государств, поэтому необходимо охарактеризовать особенности их геологического развития.
Аральское море питают р.р. Амударья и Сырдарья. Главная речная артерия Средней Азии — Амударья свои истоки брала из ущелья Памира около 2 млн лет назад и впадала в Каспийское море. Основной результат деятельности реки — это Каракумы. По мере воздымания хребтов Памира мощные водные потоки, размывая горные породы, выносили огромное количество песчаного мгггериала, который откладывался на равнине шириной 300—500 км и, занимающей пространство между Памиром и Каспийским морем. Песчаный материал равномерно покрывал всю территорию Каракумов. Средняя Азия в течение четвертичного периода находилась под воздействием эоловых процессов. Сильный ветер постоянно перевеивал пески, собирая их в песчаные гряды или рассредотачивая в виде барханов и холмов в пределах Каракумов.
К началу позднего плейстоцена к югу и востоку от Аральской впадины простиралась обширная, расчлененная равнина с котловинами. В связи с поднятием Каракумского региона Амударья повернула на север, ее воды, так же как и воды Сырдарьи, Шу и Сарысу, проникнув на эту равнину, затопили котловины. Около 25—40 тыс. лет назад равнина была заполнена приносимым речными потоками песчано-глинистым материалом и ее низинный участок превратился в озеро — Аральское море.
Сырдарья начала сбрасывать свои воды в Аральскую впадину значительно раньше Амударьи. До этого, в раннем (О,) и среднем (0П) плейстоцене Сырдарья мигрировала по равнине Северных Каракумов и свое настоящее положение заняла лишь в голоцене (0|У). А Амударья и в голоцене несколько раз сворачивала свое русло в Каспийское море. Так, по историческим сведениям около 2800-3200, 2100-2500, 800-1100 и 400-650 лет назад. Амударья впадала в Каспийское море. В такие периоды, из-за дефицита воды Аральское море стало мелеть, резко уменьшалось в размере и иногда почти пересыхало.
В самом начале голоцена, на рубеже его с плейстоценом, около 10 тыс. лет назад до н.э., фиксируется резкое изменение климата, сильное повышение температуры, таяние горно-долинных ледников, затопление территории. Полноводная р.Амударья, затопив Сарыкамышское озеро, продолжала свое течение в сторону Каспийской низменности. Каспийское море, в свою очередь, вобрав воды как Амударьи, так и впадающих в него северных рек, затопило всю Прикаспийскую низменность. С резким поднятием уровня Каспийского моря вода распространилась на восточные равнины, заполнила впадины Ка-ракия и Кара-Богаз-Гол, достигла бассейна р.Сырьдарьи и долин Каратауских хребтов.
Озеро Балхаш возникло также около 25—40 тыс. лет назад. В результате потепления климата многоводные речные потоки Сарыарки, Жонгарского и Заилийского Алатау затопили Балхаш-Алакольскую впадину, так появилось огромное озеро Балхаш. В период последующего похолодания, имевшего место около 12—25 тыс. лет назад, количество воды, поступающей во впадину, резко сократилось. Крупный водоем распался на отдельные озера, уровень озера Балхаш понизился. В голоцене, т.е. в течение последних 10 тыс. лет, в зависимости от колебания температуры и климатических изменений выделяется 7 фаз трансгрессий и регрессий озера Балхаш.
Изменение акватории Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш, повышение или понижение уровня их воды в зависимости от тектонических и климатических условий считается явлением закономерным. В последнее время, особенно в 1970-1980-ые годы влияние человека на окружающую природную среду превосходило природные геологические процессы. Последствием этого является резкое падение уровня Аральского моря и сокращение его акватории, что послужило причиной превращения Приаралья в регион экологической катастрофы.