在沉积盆地含水系统划分和定位的基础上，进而追踪和复原各含水系统地下水在地质历史进程中的水文地质发育史。鉴于盆内一个特定的含水系统地下水在不同地质历史阶段的形成条件和分布规律是不会相同的，怎样划分各含水系统地下水经历的地质历史阶段是个首先要回答的问题，否则，岂能重溯各含水系统地下水形成演化的过程。
国外前苏联研究者是从事沉积盆地水文地质发育史研究的先行者，早在20世纪40年代起步，至今做了大量的研究工作，而欧美研究者涉及这方面研究的成果鲜见。
早在1944年，R.N.马柯夫把地下水看成岩石圈不可分割的一部分，随着岩石圈的发展，地下水的聚集、径流运动条件及其化学成分相应发生变化，他提出了构造—水文地质分析法。同期，A.N.谢米哈托夫引用了水文地质旋回的概念，每个旋回起自大陆时期(海退期)，结束于海侵时期，回顾各个含水层或含水综合体的地质发展历史，是划分水文地质期的依据。1951年M.A.加达尔斯基认为，古地理和古构造是水文地质分析的基础。1962年T.B.博戈姆拉夫认为，再造古水文地质条件要比较全面地回顾影响地下水形成的整个含水综合体条件，首先是环境，陆相的还是海相的，其次是气候、岩性特征。还有C.A.沙戈扬茨基在高加索地区、马伏生在西伯利亚地区各编制了古水文地质略图，均是反映自流盆地地下水随时间发育的过程。
迄今为止，国内外研究者对沉积盆地水文地质发育史及其阶段的划分方法，主要存在三种不同的见解:
一是以A.A.卡尔采夫为代表的旋回论。卡氏认为某个地区的水文地质旋回是从盆地地壳下沉和海侵开始，直到其后的隆起和海退，新的下沉和海侵来临前为一个水文地质旋回，并将一个旋回分为两个水文地质阶段。当沉积盆地构造下沉和海侵，直至沉积作用停止，盆地上隆时，即第一阶段结束，这个阶段称为沉积水文地质阶段，在该阶段内形成沉积水;当盆地的大部分或全部地区发生隆起和海退，岩石遭受剥蚀，直至下一个构造下沉和海侵开始时，即第二个阶段结束，这个阶段称为淋滤水文地质阶段，在该阶段内形成淋滤水。当新的构造下沉，海水覆盖了含水层的露头，较新的地层开始沉积、淋滤作用停止时，即是第二个水文地质旋回开始，又可分为沉积和淋滤两个水文地质阶段。同理，其后可形成第三、第四……水文地质旋回，其顺序排列组成该地区的水文地质发展过程。
卡氏以负向与正向构造运动的幕面之间划分为一个水文地质旋回。并强调水动力作用，即按照进入储集层中水的来源和方式，将一个旋回划分为沉积和淋滤两个阶段。从沉积盆地沉积体系的形成过程上看，以构造运动为依据划分的旋回及其两分法无疑是合理的，但从盆地沉积体系含水系统地下水形成时起，在地质历史过程中发生的形成演化的经历，岂能仅是沉积和淋滤两个阶段。这个两分法不仅简单化，而且缺乏针对性和实用性，难以恢复各含水系统地下水形成演化过程，必然导致掩盖了客观真实情况。
二是以E.A.巴斯科夫为代表的构造论。巴氏主张在划分水文地质构造基本类型的前提下，综合分析研究区内最主要构造的发展历史及其他资料的基础上，划分出构造—水文地质期，“期”是区域地质发展史中的一个时间段，在该时间段内的水文地质构造的结构与后一个水文地质期内的水文地质构造的结构有所区别，即两者应具有显著不同的构造水文地质条件，并用岩层命名构造—水文地质期。
巴氏主张以构造运动为分期的主要依据，并以沉积层时代为冠词命名期的名称，诸如寒武纪或奥陶纪或泥盆纪等等的构造—水文地质期。这种水文地质期的命名没有体现和反映地下水在地质历史的各个地质阶段的形成条件。虽然巴氏提出的分期理念比卡氏晚了十多年，但在理论上却无进展之处。
三是国内研究者始于20世纪中期，在深层卤水、油气田和金属矿床成藏作用和机理等方面开展了古水文地质研究，相继发表了相关论著，其中我所汪蕴璞、林锦璇等(从70年代起)、笔者(从90年代起)先后通过四川盆地、冀中裂谷盆地、东海陆架盆地西湖凹陷、四川威远地区震旦纪深层气田水、渤中裂谷盆地、黄骅裂谷盆地等的研究和实践，并在吸取国外学者研究成果合理部分的基础上，提出了有别于上述的分期原则、方法和命名，形成了自身的理论认识体系，具有可操作性和实用性，可有效地重溯和揭示地下水的形成演化过程。