À 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 V siècle au VIII 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, sous l'action de la transgression marine Dunkerquienne II.
Les premiers aménagements du marais par l'homme et les abbayes remontent au X 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 ait relié le bassin de la Lys à celui de l'Aa par un fossé défensif et fortifié (qui est devenu le canal de Noeufossé).
Un tableau 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 et du chanvre (pour la fabrication de cordes pour les bateaux), et de la pêche. À 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.
De nos jours le marais est géré par la septième section des Wateringues, dont 100 kilomètres de watergangs (700 kilomètres fossés compris).