Rond 19000 v. Chr. eindigde de laatste ijstijd. Veel zeewater lag opgeslagen in het poolijs en berggletschers, die echter tijdens deze ijstijd Nederland niet bereikte. Het zeeoppervlak lag 100-130 meter lager dan tegenwoordig, waardoor de zuidelijke Noordzee droog lag. De Rijn liep in deze tijd waar nu Rotterdam ligt en stroomde vandaar door het Kanaal naar de oceaan. Het land bij Katwijk lag 17 meter lager dan nu. Het was een besneeuwde zandvlakte, het hele jaar bevroren en slechts begroeid met mos, gras en kruiden waar grote kuddes rendieren door trokken. De mammoet, die hier ooit leefde, was allang uitgestorven. In dit koude poollandschap was het zelfs in de zomer maar een paar graden boven nul. Het is deze stevige zandlaag waar tegenwoordig de heipalen op worden gezet. Toen werd het klimaat warmer en ging het ijs smelten. Het oceaanwater steeg hierdoor met soms meer dan een meter per eeuw en de Noordzee stroomde weer vol.
 

Langs de kust in de Noordzee lagen stranden en duinen, waarachter het zoete water zich ophoopte en moerassen en meren ontstonden. Dode  planten en bomen zakten hierin omlaag en vormden op de bodem een laag veen. Brokken van dit veen vinden vissers nog wel eens in hun netten. Maar door gaten in de duinen stroomde daarna zeewater naar binnen, dat op het veen een laag klei achterliet.
 

Rond 4500 v.Chr. bereikte de kust het huidige Katwijk. De opschuivende zee duwde de stranden en duinen voor zich uit en legde zo een laag zand over het veen en de klei. De zee was vijf meter lager dan nu. De Rijn kwam nog steeds bij Rotterdam in zee.
 
 
 

Het zeewater bleef stijgen en de kust schoof weer verder naar het oosten, waardoor het gebied van Katwijk in zee kwam te liggen. Zand, veen en klei sloeg weg in de golven. De zeestijging werd echter steeds minder en rond 3800 v.Chr. bleef het strand liggen bij Voorschoten en Warmond. Toen brak de Rijn bij Utrecht door en stroomde voortaan bij Leiden in zee.
 

De Rijn voerde voortdurend zand aan dat via de zee op de kust terecht kwam. Iedere keer ontstond er in zee een nieuw strand met duin waardoor de kust weer naar het westen schoof. Deze oude stranden zijn nog steeds in de streek zichtbaar. Omdat ze hoog liggen waren ze later een goede woonplaats en daar ontstonden dan ook de meeste dorpen en daarover liepen de oudste wegen. Rond 1800 v.Chr. bereikt de kust Katwijk. De Rijn stroomde via enkele takken bij Katwijk in zee. Behalve de Rijntak die later overbleef liep er ook een belangrijke geul  ter hoogte van de tegenwoordige Parklaan-Sportlaan

De kust schoof weer verder naar het westen: rond 500 v.Chr. lag het strand een paar kilometer westelijker van Katwijk. Hoeveel is onbekend, omdat dit land later allemaal is weggeslagen. De zee stroomde wel via de Rijnmond naar binnen waardoor Katwijk in een waddengebied lag dat iedere dag overstroomde. Tussen 1800 -500 v.Chr. legde de zee een paar lagen klei neer die nu nog overal in Katwijk te vinden vanaf 0,5 meter onder NAP. Het strand en de duinen waren niet ver weg, want er zitten ook lagen zand tussen die klei.
 

Over de klei stoof weer zand en toen de Romeinen arriveerden vonden ze een goed bewoonbaar gebied. Het leek nog niet op de huidige duinen: een begroeid zwak golvend zandlandschap met hier en daar duinen van hooguit een paar meter hoog. De zee stond een meter lager dan tegenwoordig maar was vanuit Katwijk niet te zien. Ook daarna, in de vroege middeleeuwen, veranderde er niet veel. De zee bleef maar stijgen en dus was er regelmatig wateroverlast, maar het bleef bewoonbaar. In deze tijd ontstond zowel de Waal als de Lek die een steeds groter deel van het Rijnwater weer naar Rotterdam voerden, waardoor de Rijn bij Katwijk in de Romeinse tijd een middelmatige rivier werd.
 

In de 10e eeuw begon opeens een enorme hoeveelheid zand aan te spoelen die opstoof tot de enorme duinen van tegenwoordig, tot 37 meter hoog. De Lek voerde steeds meer water af waardoor de Rijn bij Katwijk steeds minder water kreeg. Toen hij in 1122 zelfs werd afgedamd bij Wijk van Duurstede was dit de doodsteek voor de Rijnmond: hij verzandde, stoof dicht met duinen en de Rijn werd de Oude Rijn.

In de middeleeuwen, ergens tussen 1000 en 1200, ontstond dan Katwijk: een twee dorpen  op de Rijnoever en aan de kust. Beide werden ze welvarend met de visserij. De kust sloeg steeds verder af tot het strand in 1776 nog maar op paar meter van de (kerkhof)muur van de Oude Kerk lag. Maar daarna groeide de kust weer tientallen meters aan tot de huidige kustlijn. In 1990 is een basiskustlijn vastgesteld waarna de kust jaarlijks wordt opgemeten. Zodra die grens wordt overschreden wordt er nieuw zand uit diep water voor de kust opgespoten, dat in de loop van jaren op de kust terecht komt.