Grootschalige transformaties van het dorp en het landschap door saneringen of ruilverkavelingen zijn Onderdendam en haar omgeving in de afgelopen eeuw namelijk bespaard gebleven. Dit komt mede doordat het dorp niet is aangehaakt aan de belangrijke spoor- en wegverbindingen. Wel is het watersysteem in deze relatief laag gelegen streek sterk verbeterd waardoor het land het gehele jaar geschikt werd voor productielandbouw. De forse boerderijen rondom Onderdendam illustreren de bloei van de landbouw die mogelijk was door het uitgekiende peilbeheer. De hoge mate van samenhang tussen het dorp en het landschap maar ook tussen de structuur en het bebouwingsbeeld hebben geleid tot de aanwijzing van Onderdendam als van rijkswege beschermd dorpsgezicht.

Ook in de periode voor de aanleg van de trekvaarten hadden de watergangen een belangrijke betekenis voor vervoer, transport en met name de afwatering. Om het systeem van watergangen goed te begrijpen, moeten we ver terug in de tijd naar de periode voor de menselijke bewoning. In deze periode bestaat het gehele gebied uit een waddenachtig milieu. Onder invloed van getijdewerking, stromingen langs de kust en de heersende windrichting vindt geleidelijk opslibbing plaats van zand- en kleideeltjes. Aan de boorden van de zeearmen van de Hunze en de Fivel ontstaan zo hogere kwelderwallen die een lager kwelderbekken omsluiten. In het kwelderbekken vindt door de gebrekkige waterafvoer veenvorming plaats. In het zuidelijk deel van het bekken, we noemen dit het Centrale Woldgebied, levert dit een fors veenkussen op van enkele meters dik. Het noordelijk deel van het bekken, we noemen dit verder het Noordelijk Laagland, vormde vermoedelijk een overgangsgebied dat via veenstroompjes, geulen en prielen in verbinding staat met de monding van de Hunze, de Waddenzee en de Fivel. Aangetrokken door goede visgronden en de mogelijkheid om vee te weiden op de vruchtbare kwelders vestigen de eerste bewoners zich ruim voor de jaartelling in het gebied. Deze bewoning bestond uit vlaknederzettingen op de kwelderwallen. Om zich te beschermen tegen de zee worden deze woonplekken verhoogd en ontstaan de eerste wierden op de kwelderwallen langs de Hunze en de Fivel. Deze woonplekken zijn bereikbaar via de natuurlijke waterlopen. Via deze geulen en prielen trekken bewoners ook het Centrale Woldgebied en het Noordelijk Laagland in en ontstaan op de hogere delen wierden als Stitswerd, Tinallinge, Menkeweer en Onderwierum. Na 400 na Christus ontbreken woonsporen op een deel van deze wierden. Dit houdt verband met een tijdelijk grote invloed van de zee, ook wel transgressie genoemd.

Vanaf circa de 7e eeuw, de Friese tijd, neemt de bevolking weer toe en worden oude bewoningsplekken weer ingenomen. Daarnaast zien de wierdebewoners kansen om hun leefgebied te vergroten door delen van het bekken systematisch te ontginnen. Deze systematische ontginningen kwamen vermoedelijk tot stand doordat bewoners in zogenaamde ‘tjuchen’ met elkaar samenwerkten. Deze ontginning is veelal overschreven door een tweede ontginningsfase (waarover straks meer) en door eigentijdse ingrepen in het landschap. Het duidelijkst is deze eerste fase van systematische ontginning nog te herkennen aan de “oersloten” in het gebied. Deze sloten zijn vanaf de kwelderwal rechtlijnig het veenkussen ingegraven. Voorbeelden van deze “oersloten” zijn de Sauwerdertocht-Arwerdertocht, Wetsingermaar-Zuider Haandijkstertocht en de Fraamtocht. Het latere Winsumerdiep is ook een van deze sloten. Het water daarin liep in oostelijke richting. Er zijn aanwijzingen dat ook het noordelijk deel van het Boterdiep tussen het huidige Onderdendam en Bedum in deze periode tot stand is gekomen. Ook vanaf de westelijke oeverwal van de Fivel zijn oersloten gegraven, zoals de Kardingermaar-Maarvliet. Door ontginning vindt oxidatie en inklinking van het veen plaats. Dit leidt op de overgang van het veenkussen met de kwelderwallen tot wateroverlast. Om het overtollige water af te voeren, worden nieuwe watergangen gegraven zoals het noordelijke deel van de Oude Ae en het Westerwijtwerdermaar. De Oude Ae stond vermoedelijk via het Rodewolt in verbinding met natuurlijke systeem van het Warffumermaar en de Oude Weer richting Waddenzee. Het Westerwijtwerdermaar stond via het Kardingermaar-Maarvliet in verbinding met de Fivel.

Uit het bovenstaande kaartje blijkt de samenhang tussen het Noordelijke Laagland en het Centrale Woldland. Een tweetal oude sloten aan de noordkant van het Centrale Woldland hangen samen met het watersysteem van het Noordelijke Laagland: het noordelijke stuk van de Oude Ae en het Boterdiep tussen Bedum en Onderdendam. Het door deze kanalen afgevoerde water stroomde dus door het Noordelijke Laagland naar het Wad.

Door de ontginningen van de eerste fase verandert het veenkussen in vrij korte tijd in een laagte, te vergelijken met een soepbord, en ontstaat een nat gebied met stukken moerasbos. Vandaar ook dat in het gebied op diverse plekken toponiemen voorkomen met de term “wold” dat duidt op moerasbos. Om de afvoer van het water van het Centrale Woldgebied te verbeteren en het gebied opnieuw te kunnen ontginnen wordt in de 9e en 10e eeuw een nieuw systeem van kanalen gegraven. Dit betreft het de Deel/Winsumerdiep, het Deelstermaar/Boterdiep en het Dellekanaal als doorgaande lijn tussen de Hunze en de Fivel. Het is aannemelijk dat hiervoor gebruik is gemaakt van bestaande watergangen en dat dit systeem in meerdere stappen tot stand is gekomen. Bekend is dat de kerspelgrenzen rond 1100 zijn uitgekristalliseerd. De kerspelgrenzen vallen in het gebied veelal samen met ontginningslijnen. Dit betekent dat de systematische ontginning van de tweede fase in deze periode al grotendeels moeten zijn voltooid. Duidelijke sporen hiervan ten noorden van Onderdendam zijn de rechtlijnige, evenwijdige, verkavelingspatronen zoals de Oude Weer, Warffumermaar en de Nieuwe Delthe die via het Warffumermaar in verbinding staan met het Winsumerdiep. Ten zuiden van Onderdendam valt de kerspelgrens tussen Onderwierum, Westerdijkshorn en Bedum samen met het tracé van de huidige stadsweg.

Dit in cultuur gebrachte gebied wordt beschermd tegen invloeden van de zee door de zeeborg, de eerste doorgaande zeedijk langs de Groninger kust die omstreeks 1100 is aangelegd. Door de aanleg van de dijk is een waterbeheerssysteem nodig met onder meer zijlen om het water te lossen. De afstemming van het waterbeheer en de aanleg van zijlen wordt georganiseerd door (de voorlopers van) de zijlvesten.

De Oude Ae is in zuidelijke richting verlengd om het water uit de Ubbegaër meden af te voeren. Aan de zuidzijde is er een uitmonding naar de Koningslaagte.
Aan de oostzijde van het Centrale Woldland voert het Westerwijtwerdermaar het water af naar het Kardingermaar en naar een sloot die later onderdeel wordt van het Damsterdiep.
Haaks op de lijn Sauwerd-Warffum ligt een grens tussen verkavelingsblokken. Op deze lijn liggen ook de Stadsweg-Lageweg en het Boterdiep tussen Bedum in het noorden en Plattenburg in het zuiden. Ook dienen delen van deze lijn als grens tussen verschillende kerspelen.

Aan de oostkant van het gebied ontstaan door de geleidelijke verzanding en inpolderingen van de Fivel in de 12e eeuw problemen met de waterafvoer. Dit vraagt om ingrijpende maatregelen zoals het omdraaien van de stroomrichting en doortrekken van het Westerwijtwerdermaar naar het Deelstermaar. Ook wordt het Kardingermaar via het Kardinger Buitenmaar verbonden met het Deelstermaar. Door deze ingrepen neemt de toestroom van water naar het Deelstermaar en het Winsumerdiep toe. Om ervoor te zorgen dat de lagere delen van het Centrale Woldgebied geen wateroverlast krijgen, moet de toestroom van het water van de hogere delen worden gereguleerd. Hiervoor wordt de inlaat van het Kardinger Buitenmaar in het Deelstermaar via het Kromme Kardingermaar verlegd naar het huidige waterknooppunt Onderdendam. Er bestaan aanwijzingen dat in dit kader direct ten oosten van het huidige Onderdendam een dam is aangelegd om het water uit de hogere delen te weren en waterafvoer vanuit de lagere delen mogelijk te maken. Het is onduidelijk hoe lang deze dam heeft gefunctioneerd. Een andere maatregel om de laagste delen van het Centrale Woldgebied te beschermen vormt de aanleg van de Wolddijk rond 1200. 

Om het laagste deel van het Centrale Woldland te beschermen zijn dijken aangelegd zoals de Wolddijk (nummer 1), Bejumerzuidwending (nummer 2), de Borgwal (nummer 3) en de Grasdijk (nummer 4). In deze dijken zorgen zijlen er voor dat water vanuit de laagste delen kan worden geloosd op de hogere delen zoals de zijl op de kruising van de Wolddijk met het Boterdiep.

Het laag land kan alleen afwateren op de lage boezem als het water van het hoog land wordt vastgehouden. Hiervoor waren aanpassingen nodig in het watersysteem om het water van het hoog land gecontroleerd af te voeren zoals dammen, stuwen of een zijl.

Mogelijk is het water van het Kardingermaar aanvankelijk rechtstreeks – via het Hooimaar – naar het Deelstermaar geleid. Gezien het peilverschil in het Kardingermaar en het Deelstermaar kan dit niet lang goed zijn gegaan. Ter oplossing van dit probleem is ten oosten van Onderdendam een dam in het Deelstermaar gelegd (te zien op het kaartje dichtslibben Fivel onder het witte vierkantje). Tegelijkertijd werd voor het Kardingermaar een andere uitweg gegraven: het Krommaar. Men heeft dat zo gedaan, dat dit maar onder oftewel benedenstrooms van de dam bij Onderdendam uitkwam.

In het noord-oostelijk deel van het Centrale Woldland werd de waterafvoer in oostelijke richting verbeterd door de aanleg van het Westerwijtwerdermaar (witte pijlen rechts op het kaartje dichtslibben Fivel). Ten oosten van de Fivel is tevens de westelijke aanzet van de Delf ingetekend.

In 1252 wordt Onderdendam voor het eerst genoemd in schriftelijke bronnen, als Uldernadomme. De naam, zeker in de Nederlandse versie Uldernadamme, suggereert de aanwezigheid van een dam in het onland / moerasachtig gebied. Gezien de peilverschillen in het gebied, bijvoorbeeld met betrekking tot het Kardingermaar en het Deelstermaar, is het aannemelijk dat ten oosten van het huidige Onderdendam in de 12e eeuw een dam in het Deelstermaar is gelegd. De later verbasterde naam Onderdendam kan met dat gegeven logisch worden verklaard; de nederzetting lag dan immers stroomafwaarts achter een dam. 

Uit de landschappelijke ontwikkelingen is op te maken dat Onderdendam als kern geen oudere agrarische oorsprong kent, zoals bij Onderwierum of Menkeweer wel het geval is. Dit wordt gestaafd door de ligging op het kruispunt van kerspelgrenzen die in de loop van de 11e eeuw zijn gefixeerd en ook door de aanwezigheid van kloosterland (bron: onderzoek Jan van den Broek). Vóór de aanleg van de dam was de plaats waar Onderdendam zou ontstaan al een kruispunt van watergangen die waarschijnlijk ook bevaren werden. De gebruikers van landwegen die hier samenkwamen moesten deze watergangen oversteken. Het is niet uitgesloten dat zich al in het eerste millennium mensen hebben gevestigd bij dit kruispunt van land- en waterwegen, maar bewijzen daarvoor zijn er niet. De dam in het Deelstermaar zal echter zeker een factor zijn geweest. Bij een dam hoort een overtoom (in Groningen ‘overtocht’ geheten) en ook in latere tijd zien we op zulke plaatsen altijd bewoning ontstaan (bron: Jan van den Broek). De plek heeft dus van oudsher een bijzonder belang voor het waterbeheer en – gebruik. Het dorp ligt op het knooppunt van waterwegen en vormt de schakel in de afvoer van het water van het Noordelijke Laagland en het Centrale Woldgebied naar de Oldenzijl in Winsum waar het water wordt geloosd op de Hunze. Het dorp is door de gunstige bereikbaarheid via de waterwegen een uitstekende vestigingsplaats voor bestuur, rechtspraak en transport. De centrale positie van Onderdendam wordt in de eeuwen die volgen verder versterkt. 

Aanpassing watersysteem 

Door de kwelderaanwas aan de Waddenzee en de verzanding en inpoldering van de Fivel wordt het watersysteem omgedraaid in zuidwestelijke richting en loost een steeds groter gebied op het Winsumerdiep bij Onderdendam. In 1458 wordt het Oosternielandsterzijlvest ingelaten bij het Winsumerzijlvest. Dit vraagt om een nieuwe zijl, de Schaphalsterzijl, om de extra toestroom van water te kunnen verwerken. Ook zijn verfijningen in het watersysteem nodig om de waterafvoer vanuit de hogere en lagere delen van het gebied te reguleren. Onderdeel van deze verfijningen vormen de zijlen die zijn aangebracht in de directe nabijheid van Onderdendam, namelijk de Bedumer Buitenzijl (deze zijl wordt voor het eerst met zekerheid genoemd in een tekst uit 1479, wanneer de sluis is gebouwd is onbekend), de Vierendeelster tegenhanger hiervan die op de kaart van Beckeringh is aangeduid als ‘open Zijl’ en de sluis bij Menkeweer (1619). Bij de aanleg van het trekvaartstelsel in de 17e eeuw is gebruik gemaakt van de bestaande waterwegen. Gelet op haar centrale ligging is het niet meer dan logisch dat de hoofdroutes tussen de Stad en het Hoogeland via Onderdendam lopen.