かつて、山陰地方や鳥取では縄文時代以前の遺跡・古墳に乏しいと考えられており、倉吉平野はその例外として旧石器時代から縄文前期の規模の大きい遺跡や稀少な出土品が発見されて注目を集めた。砂丘の砂の下からも古代から室町時代までの大きな集落跡が見つかっている。
かつては、現在よりも海面が高く内陸まで海だった。東側は馬ノ山や東伯山地に遮られ、海上には、玄武岩や花崗岩の頂が孤島のように並んでいた。これが現在の茶臼山、石山、三輪山といった砂丘南部の高所になっている。この島を起点として前方に砂地が形成され、やがて繋がって砂州となり、外海と内海を隔てた。この頃の内海を「古北条湾」などと言い、現在の倉吉駅があるあたりの入り江を「海田湾」（現・倉吉市海田町周辺）、東郷湖は「東郷湾」などと言う。やがて川の沖積作用で古北条湾は埋め立てられていったが、山裾に遮られて沖積作用が及ばないあたりは潟湖として水域が残った。海岸では砂丘がさらに発達した。このほか、地形の隆起や沈降も関わったと考えられているが、詳しくはわかっていない。
羽合平野.
平野の南西には、古い火山の溶岩流の北端である大平山の尾根が北へ長く張り出している。この尾根によって天神川の沖積作用が平野の奥まで行き渡るのを妨げられた結果、東郷湖が潟湖として残された。東郷湖の東岸では、東郷湖へ注ぐ東郷川や舎人川による小さな堆積平野がつくられているが、これらの地域には条里制は行き渡っていない。平地部分では稲作が行なわれているが、丘陵地帯では二十世紀梨などのナシ栽培が盛んに行なわれている。
北条平野.
その後、近世に北条平野南部の潟湖の干拓が行なわれるとともに、かつて国府川と小鴨川が流れていた流路を利用して北条用水（北条川）が築かれた。いまの北条川は、国府川と小鴨川の合流地点から取水し、そのまま谷を北へ抜けて北条平野を流れたあと、由良川へ注いでいる。