อู่ทอง เติบโตขึ้นเป็นชุมชนเมืองขนาดใหญ่เมื่อ พ.ศ. 500 ก่อนการกำเนิดของวัฒนธรรมแบบทวารวดี ที่รับศาสนาพุทธ-พราหมณ์จากอินเดียเข้ามา
ครั้นหลังรับศาสนาพุทธ-พราหมณ์จากอินเดีย-ลังกา ก็ต้องเผชิญกับปัญหาทางน้ำที่ตื้นเขินลงเรื่อยๆ จากตะกอนที่พัดมาจากภูเขา ตั้งแต่ราว พ.ศ. 1000 จนเส้นทางน้ำเปลี่ยนแปลง ความเจริญรุ่งเรืองของเมืองจึงเสื่อมถอยลงเมื่อหลัง พ.ศ. 1600 เป็นต้นมา
ทั้งนี้เป็นข้อมูลใหม่ เกี่ยวกับกำเนิด และการเสื่อมถอยของเมืองอู่ทอง ที่ได้จาก “รายงานการศึกษาดินตะกอนน้ำพารูปพัด (Alluvial fan) พื้นที่พิเศษเมืองโบราณอู่ทอง อำเภออู่ทอง จังหวัดสุพรรณบุรี” จัดทำโดย คเชนทร์ เหนี่ยวสุภาพ,วีรวัฒน์ ธิติสวรรค์ และวชิระ อังคจันทร์ แห่งสำนักงานทรัพยากรธรณีเขต 3 (ปทุมธานี) กรมทรัพยากรธรณี เมื่อ พ.ศ. 2559
รายงานจากเอกสารกรมทรัพยากรธรณีระบุว่าเมืองอู่ทองสร้างอยู่บนชั้นตะกอนที่เกิดจากทางน้ำ (Fluvial deposit) อายุราว 2,000 ปีมาแล้ว หมายความว่า อู่ทองเป็นบ้านเป็นเมืองมาอย่างน้อยตั้งแต่ พ.ศ. 500 ส่วนก่อนหน้านั้นมีผู้คนอาศัยอยู่แล้ว แต่ยังไม่ขยายตัวเติบโตจนนับได้ว่าเป็นชุมชนเมือง
หลักฐานจากการศึกษาทางธรณีวิทยา พบว่าต่อมาตะกอนจากภูเขาพัดพาลงมาทับถมลงบนพื้นดินเมืองอู่ทองระหว่างที่เป็นบ้านเมืองแล้ว จนเกิดเป็นชั้นดินแบบตะกอนน้ำพารูปพัด (Alluvial fan) ประกอบกับมีตะกอนที่เกิดจากทางน้ำ ในช่วงฤดูน้ำหลาก (Floodplain deposit) เมื่อ 1,500 ปีมาแล้ว ตรงกับเมื่อราว พ.ศ.1000 เป็นเหตุแห่งการล่มสลายของเมืองอู่ทอง เพราะทำให้แม่น้ำเปลี่ยนเส้นทางเดิน
ผลการวิจัยดังกล่าว สอดคล้องกับหลักฐานทางโบราณคดีที่ค้นพบความพยายามในการจัดการน้ำของคนโบราณที่เมืองอู่ทอง ไม่ว่าจะเป็นความพยายามในการขุดคลองลัดขนาดใหญ่ ซึ่งนอกจากจะใช้ย่นระยะทางสำหรับการคมนาคมแล้ว ยังอาจจะสัมพันธ์กับระบบการชลประทาน หรือเป็นการแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของเส้นทางน้ำที่เกิดจากตะกอนจากภูเขาพัดพาจนทางน้ำตื้นเขินลงอย่างใดอย่างหนึ่ง หรืออาจจะทำเพื่อประโยชน์ทุกประการทั้งหมดนี้
แต่ความพยายามดังกล่าวไม่ประสบผลสำเร็จ ซึ่งก็คงจะเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ทำให้เมืองอู่ทองเข้าสู่ยุคเสื่อมถอย จนลดบทบาทความสำคัญลงไปเรื่อยๆ เป็นชุมชนขนาดเล็กเมื่อหลัง พ.ศ. 1600 หลังชุมชนที่เมืองสุพรรณบุรีเติบโตขึ้นมาแทนที่
