Το δέλτα του ποταμού κατά την αρχαιότητα βρισκόταν περίπου 10 χλμ βορειοανατολικότερα από το σημερινό. Έως τον 5ο αιώνα η σημερινή πεδιάδα της Θεσσαλονίκης καλυπτόταν από θάλασσα και η Πέλλα ήταν παραθαλάσσια, στο μυχό του αρχαίου Θερμαϊκού κόλπου.
Στην περιοχή που εκβάλει ο Αξιός σχηματίζεται ένα δέλτα έκτασης 22.000 στρέμματα. Στην ευρύτερη περιοχή εκβάλλουν και οι ποταμοί Λουδίας, Αλιάκμονας και Γαλλικός και μαζί με τις αλυκές Κίτρους δημιουργούν έναν υδροβιότοπο μεγάλης έκτασης και σημασίας, ο οποίος προστατεύεται από τις συνθήκες Ράμσαρ και Βέρνης.
