Палеогеографические исследования в Фергане показали, что в I тысячелетии до н. э. и первых веках нашей эры здесь после засушливого периода наступило относительное увлажнение, что отразилось на повышении водоносности р. Чирчик и трансгрессии Иссык-Куля. Следующая стадия увлажнения относится уже к IX–XII вв. н. э., когда в Ферганской долине были отмечены леса на очень низких уровнях (Серебряный Л.Ф. и др., 1980, с. 221). Колебания увлажненности в Среднеазиатско-Казахстанском регионе происходили, однако, в пределах общей аридности климата. Как бы ни было заметно влияние климатических условий (увлажненности, средних температур) на судьбы древнего населения, эти изменения не меняли коренным образом характер главных ландшафтных зон — гор, предгорий и пустынных низменностей, где природные условия во многом определяли характер хозяйственной деятельности обитателей.
Существенное значение на равнинах имели гидрографические изменения течения рек. Наиболее крупная среднеазиатская река Амударья (Оке древних авторов) в нижнем и среднем плейстоцене впадала в Каспийское море, ее притоками служили Зеравшан, Мургаб и Теджен. Аральская впадина обводнялась тогда, видимо, водами Сырдарьи, Чу и некоторых других рек. В самом начале верхнего плейстоцена, в раннехвалынское время, Амударья повернула на север, обводнила и заполнила осадками сначала Хорезмскую впадину, а затем сформировала Южную и Северную дельты Акчадарьи, направив свои воды в Арал. Позже началось формирование Присарыкамышской дельты и обводнение Сарыкамышской впадины, откуда вода, заполнив ее и соседнюю впадину Ассаке-Каудан, по руслу Узбой вновь достигла Каспийского моря, на дне которого зафиксированы долина и конусы выноса этой реки. Они функционировали в периоды регрессии Каспия (8500, 6400, 5200 гг. до н. э.) (Варущенко А.Н. и др., 1980, с. 79–90).
В низовьях Амударьи постепенно сформировались три обширные дельты с системой меняющихся протоков: Акчадарьинская, Присарыкамышская и самая поздняя — Приаральская.
В неолите, в IV–III тысячелетиях до н. э., основной сток амударьннских вод шел по руслам Присарыкамышской дельты в Сарыкамыш, откуда по Узбою поступал в Каспий. Южная Акчадарьинская дельта в этот период была подтоплена и заболочена. В начале II тысячелетия до н. э. произошел прорыв вод по Акчадарьинскому коридору на север, в Северную дельту. К этому времени сток в сторону Сарыкамыша сократился, и, вероятно, постоянного течения в Узбое уже не было. Во второй половине II тысячелетия до н. э. началась проработка русел современной Приаральской дельты (Итина М.А., 1977). Во II и I тысячелетиях до н. э. Амударья имела огромную двойную дельту, состоящую из многих протоков, впадающих то в Сарыкамышскую низину, то в Арал. Естественная тенденция вела к отмиранию рукавов верхней части дельт и перемещению главной массы вод и наносов в сторону Арала, но это был длительный процесс. Переполнявшийся неоднократно Сарыкамыш не раз питал сбросы воды по Узбою в сторону Каспия. Геродот (I, 202) сообщает, что Араке (Амударья?) при устье разделяется на 40 рукавов, из которых один впадает в Каспийское море с востока, а остальные — в болота и лагуны. Сподвижник Александра Македонского Аристобул в III в. до н. э. писал, что амударьинские воды по руслу Узбоя достигают Каспия, а Яксарт (Сырдарья) соединяется протоком с Амударьей (Бартольд В.В., 1965, с. 101).
Открытие Хорезмской экспедицией на русле Узбоя парфянского укрепления Игдыкала и последующие работы на нем выявили периоды жизни этого городища (I в. до н. э. — IV в. н. э.). Кроме того, работы последних лет зафиксировали стабильное размещение археологических памятников IV в. до н. э. — IV в. н. э. вдоль Узбоя. Они представлены многочисленными погребальными сооружениями и остатками кратковременных поселений по берегам Келькора и Узбоя. Все это говорит о существовании в то время более или менее постоянного стока воды по Узбою. Но после IV в. н. э. он прекратился (Юсупов Х., 1979а, с. 58; 1986, с. 37, след., 119, 133, 142).