A l'origine, la dépression de Clairmarais, près de Saint-Omer, serait une ébauche de boutonnière excavée dans l'argile yprésienne, due à la tectonique de blocs. La rivière de l'aa, qui envahissait le marais du sud au nord, permettait aux premiers habitants du marais de vivre de la pêche. Du Ve siècle au VIIIe siècle, le marais était une cuvette inondée entre Saint-Omer et le goulet de Watten-Eperlecques. L'Aa se jetait alors dans un golfe, appelé sinus itius, correspondant à la plaine maritime flamande, inondée sous l'effet de la transgression marine dunkerquienne ii.

Les premiers aménagements du marais par l'homme, en particulier par les moines des abbayes remontent au Xe siècle, avec la création des canaux de la basse Meldyck, puis de la haute Meldyck.
Après la création du grand large vers l'an 1100, des travaux de canalisation de la grande rivière ont lieu vers 1165 grâce au comte de Flandre Baudoin VII après que Baudouin VI eut relié le bassin de la Lys à celui de l'Aa par un large fossé défensif et fortifié, long de plusieurs dizaines de kilomètres (qui est devenu l'actuel canal de Noeufossé).

Un tableau1 de Francis Tattegrain, présenté au salon de 1887 (salon annuel organisé par la société des artistes français, au palais des Champs-Élysées à paris) représente "les casselois, dans les marais de Saint-Omer, se rendent à merci au duc Philippe le bon (4 janvier 1430)", d'après chronique de jean le Fèvre.

Les Brouckaillers, habitants du marais, rehaussent les terres en creusant des fossés (ou watergang), les étangs sont creusés pour y extraire de la tourbe, seul combustible peu coûteux disponible alors (le bois étant réservé à d'autres usages).
Les habitants vivaient de la culture de légumes, du chanvre (utilisé pour la fabrication de cordes pour les bateaux), et de la pêche.
A la renaissance, les terres basses du marais sont mises en culture, grâce aux techniques hollandaises. De nombreux moulins à vent, aujourd'hui disparus, servaient à pomper l'eau des marais.

Le marais reste relativement peu anthropisé jusqu'au VIIe siècle, jusqu'à son drainage et aménagement par les moines, qui dérivent les eaux du principal affluent : l’Aa et entreprennent d'assécher un nombre croissant de parcelles, qui conduira à la « mise en casier » du bas-marais entreprise en 1786 qui sera achevée en 1866. Depuis cette époque, un maillage dense de fossés encadre de longues bandes de terres dites « lègres » (de 40 à 80 ares2) essentiellement utilisées pour le maraichage. L’extraction de tourbe valorisée comme combustible laisse divers étangs, dont celui de Romelaëre.

De nos jours la gestion hydraulique du marais est assurée par la « septième section des wateringues », via environ 100 kilomètres de watergangs (700 kilomètres fossés compris).