Несмотря на то, что строительство Мариинской системы пришлось на начало XIX века, первые изыскания на ее трассе Д. Перри начал ещё в 1710 году. Спустя 75 лет в районе Вытегры работал инженер Де-Витте, который составил проект соединения рек Вытегры и Ковжи. Создание Мариинского водного пути не имело самоцелью изучение геологического строения территории, однако в ходе проводимых изысканий устанавливались свойства верхних горизонтов отложений: литологический состав, водопроницаемость и др. Отдельные сведения о геологическом строении региона мы встречаем в отчетах и докладах инженеров-изыскателей.
Создание водной системы сопровождалось проведением различного масштаба земляных работ: сооружение обводных каналов, спрямление и углубление русел рек. К примеру, в «Докладах ...инженера Петрашеня» имеются такие данные, касающиеся создания Белозерского канала: «...озёрный берег состоит из торфяного грунта, лежащего на крепкой глине, а в нагорном берегу на значительном протяжении между глиной и торфом залегает песок-плывун». Таким образом постепенно сложилось представление о значительном содержании обломочного материала (валунов, гальки, гравия) в поверхностных отложениях и широкое развитие карстовых процессов - в коренных.
Наиболее глубокое изучение трассы водного пути было предпринято в первой половине XX века в связи с разработкой нескольких вариантов реконструкции Мариинки. Технический отчет о строительстве Волго-Балтийского водного пути (1968 г.) содержит детальную характеристику трассы канала как с геоморфологической, так и с геологической точки зрения. Самыми важными для принятия окончательного решения о трассировке канала и судового хода оказались изыскания «Ленгидропроекта», благодаря которым была прослежена древняя погребенная долина пра-Вытегры, врезанная в коренные палеозойские породы. Следование трассы канала древней прадолине помогло избежать влияния карстовых процессов, широкое развитие которых было установлено здесь ее на первых стадиях проектирования Мариинки.
Таким образом, в течение двухсотлетней истории создания и эксплуатации Мариинской водной системы постепенно расширялись знания о геологическом строении территории, прилегающей к водной трассе.