Сырдария аймағының зерттеу тарихы Орта Азия халықтарының тарихи-мәдени өмір кезеңінің куәсі болған Сырдария қазіргі географиялық орналасуы бойынша Қырғызстан Республикасының Нарын, Ош облыстарын, Тәжікстанның Соғды облысын, Өзбекстанның Әндіжан, Наманган, Ферғана, Ташкент, ал Қазақстан аумағында Оңтүстік Қазақстан мен Қызылорда облыстарын ағып өтеді де, Арал теңізіне құяды. Сырдария орналасу аумағы бойынша түрлі тарихи оқиғаларға, Орта Азиядағы саяси, мәдени және экономикалық үрдістерге әсер тигізгені белгілі. Сондықтан өзеннің аумағындағы қалалар, елді мекендер, көршілес не басқа мемлекеттер антикалық дәуірден бері Сырдарияны әртүрлі атаған. Соның ішінде ежелгі және ортағасырлардағы көптеген авторлардың еңбектерінде осы өзенге қатысты тарихи мағлұматтар бар.
Ертеде Сырдария аумағында өмір сүрген сақ-скифтер, өзеннің төменгі ағысын және Арал өңірін Силис, ал Сырдың орта ағысын Яксарт деп атаған. «Сейхун» мен «Жейхун» – жұмақтағы төрт өзеннің екеуі. Сейхун – Сырдария болса, Жейхун – Әмудария. Мұндағы, өзеннің Яксарт атауын X-XI ғасырлардан дерек берушілер әл-Масуди – Яхшарт, әл-Бируни – Хашарт деп атап кеткен. «Яксарт» сөзі әртүрлі тілдегі аудармаларына қарай мағыналары да өзгеріп отырады. Мысалы, қытай тілінде – «Нағыз інжу өзені», көне иран тілінде – «Інжу өзені», түрік тілінде – «Інжу өзен», моңғол тілінде – «Үлкен өзен», парсы тілінде – «Суық өзен» деген мағыналарына ие.
Әл-Мустауфа 14 ғасырда Моңғолдар оны Гүлзариян деп атайтын еді дейді. Ал түріктер Сырдария немесе Сырсу деп атаған. Араб саяхатшылары онда кемемен жүзуге болады дейді. Қыс мезгілдерінде ұзақ уақытқа өзеннің бетінде мұз қатады. Осы себепті өзеннің үстінен арбалар жүре беретін деп келтіреді. Арабтар Сейхун, Жейхун атауларын яһудилерден алуы мүмкін деген болжам айтылады. Яһудилердің жазбаларында Писон және Гихон деген өзендер жайлы айтылады. Сейхун мен Жейхун осы сөздерге жақын болуы мүмкін, бірақ мағыналары белгісіз. Моңғол шапқыншылығы заманында Сейхун атауы қолданыстан шығып, Сырдария деп атала бастаған.
1740-1741 жылдары Д.В. Гладышев пен И. Муравиннің экспедициясы қазақ жерлерінің географиясын зерттеуге елеулі үлес қосқан. Оның басшылары Д.Б. Гладышев және И. Муравин Сырдария өзенінің сағасына дейінгі жолда жер бедерінің мынадай түрлерін байқаған: таулар, құм төбелер, адырлар, үлкен сырт, кішкене сырт, ойпаң жерлер, тегіс жерлер. Өсімдіктерден көктерек, қайың, сексеуіл, тал, жусан және қамыс аталған.
А.И. Бутаков тарихта тұңғыш рет Сырдария өзені бойынша «Петровский» кемесімен саяхат жасады. Олардың су жүйесін анықтады, өлшеу жұмыстарын жүргізіп, ағыс жылдамдығын, судың тереңдігін тексерді.
Шоқан Уәлиханов 1856-1857 жылдары жазылған Қазақстан, Орталық Азия және Шығыс Түркістан аймақтарының географиялық очерктері туралы ғылыми еңбегінде өзеннің атауы Сырдария болып өзгергені жөнінде мынадай мәлімет қалдырған: «Өзеннің бастауы Нарын және Гулишан атты екі өзеннен құралады. Біріншісі, Нарын өзені Қырғыз Алатауының оңтүстік баурайынан бастау алады. Ал екіншісі Гулишан өзеніне Тасмұрын тауынан бірнеше өзендер келіп құяды. Осы Гулишан және Нарын өзендері қосылғаннан кейін өзеннің аты Сырдария болып өзгереді» дейді. Бірақ өзеннің көне атаулары жөнінде мәліметтер бермеген.
Сонымен қатар Сырдария өзенінің көне атаулары қатарына Танаис деген атау да кіреді. Сыр бойының ескерткіштерін зерттеуші Т.Қоңыратбаев көптеген антикалық жазба деректерін тыңғылықты зерделеп, Геродот дерегінде кездесетін Танаис өзенін қазіргі Сырдария деп топшылайды. Ескендір Зұлқарнайын жорықтары барысында Танаис өзенін кездестіріп, оның бойында «Александр-Эсхат» атты қала салғаны туралы деректер бар. Зұлқарнайынның жаулап алған жерлерінің солтүстік шекарасы Сырдария өзені арқылы өтті. Сырдария жағасында Александр гарнизон орналастырды. 7-8 ғасырларында мұсылмандар Орта Азияны жаулап алған кезден бері бұл қаланың атауы Худжанд болды .
Көне дәуірден хабар беретін, зоорастризм дінінің кітабы «Авестада» Сырдарияның атауы «Канха» деп берілген. Осы Канха атауын кейбір зерттеушілер кангюй, қаңлылармен байланыстырады. Ал Ибн-Хордадбекте «Кангар өзенінің халқы», Шах-Намэде Сырдарияның орта ағысын «Канга өзені» деп берілген. «Канга» сөзі көне иран тілінде «арықтар» деген ұғымды білдіреді.
Әмудария Әмудария ежелгі дәуірде Иран мен Тұран арасындағы шекара ретінде қарастырылған. 9-15 ғасырда өзеннің жоғарғы ағысы Вахшаб деп аталды, бірақ бүгінде ол Морхаб болып саналады. Судың бастауы тек 19 ғасырдан бастап зерттеле бастады. Ал оған дейін 4-10 ғасырларда араб географтары осы өзен туралы біршама мәліметтер келтірген. Тарихи құжаттарда Әмударияның жоғарғы аңғарлары мен оның басындағы аудандардың ортағасырлық атаулары айтылады: Шоһнан, Хаттал, Джан, Балдан, Башан,. Әмудария солтүстік-батыс бағытта Арал көліне қарай ағады; өзен сағасы қазіргі Нүкіс маңында кеңейеді. Хиуа мен Бұхара хандықтары 19-шы және 20-ғасырдың басына дейін өзеннің төменгі ағысын бойлай жатты; Өзеннің төменгі ағысы КСРО-ның Түрікменстан және Өзбекстан республикалары арасындағы шекара қызметін атқарады.
Әмударья ғасырлар бойы өз бағытын өзгертті. Птоломей және Бирунидің айтуынша, өзен қазіргідей солтүстік-батысқа емес, батысқа қарай ағып, Қара Құм шөлінде буланып кетіп отырған. 19 ғасырда 1221 жылы Моңғолдар Орта Азияны жаулап алған кезде Әмудария Өзбой арқылы Каспий теңізіне құйылып, тек 1570 жылдары ғана Арал көліне бұрылған деген болжам жасалды. Бартольд бұл тезисті тарихи дәлелдермен дәлелдеуге тырысты, бірақ оны осы ғасырда кеңестік геологтар жоққа шығарды, олар Өзбойдың ешқашан Әмударияның төменгі ағысы бола алмайтынын көрсетті.
Қорыта келгенде, Сырдария мен Әмударияның ежелгі атаулары өзеннің алқабында өмір сүрген халықтар мен тайпаларда әртүрлі аталған, онда ғұмыр кешкен тайпалардың, қалалар мен елді мекендердің ықпалымен, өзеннің атауы әрдайым өзгеріп отырған.