På grunn av istidene og andre naturlige klimavariasjoner har Aralsjøen flere ganger gjennomgått store endringer i vannstanden. Også etter siste istid har det forekommet betydelige vannstandsvariasjoner. I yngre steinalder lå vannspeilet i innsjøen lavt nok til at bosetninger ble anlagt på 42 til 46 moh. Fra det 13. århundre er det sogar funnet en bosetning på bare 32 moh. I andre perioder har vannstanden vært så høy at Aralsjøen har hatt avløp via Uzboj til Det kaspiske hav.