里海与咸海、地中海、黑海、亚速海等,原来都是古地中海的一部分,但随着地壳运动使得高加索山和厄尔布鲁士峰隆起,里海被分割而独立成湖泊。
古地中海逐渐缩小,上述各海也多次改变它们的轮廓、面积和深度。所以,今天的里海是古地中海残存的一部分,地理学家也称之为内流湖、咸水湖、海迹湖。里海因为水分大量蒸发,盐分逐年积累,湖水也越来越咸。由于北部湖水较浅,又有伏尔加河等大量淡水注入,所以北部湖水含盐度低,为0.2‰,而南部含盐度高达13‰。其平均盐度约为12.8%,但在窝瓦河口仅为1%,而在蒸发强烈的卡拉博加兹戈尔湾却高达200。在公海,盐度分布明显一致;从海面至海底仅增加0.1∼0.2%。里海海水与大洋海水的区别在于硫酸盐、钙和碳酸镁的含量较高——河流注入的结果——而氯化物含量较低。盐度上黑海则相反,地区年降水量600~800毫米 ,同时汇集了欧洲一些较大河流的径流量,年平均入海水量达355立方千米(其中多瑙河占60%),这些淡水量总和远多于海面蒸发量,淡化了表层海水的含盐量,使平均盐度只有12~22‰。另外黑海与地中海通过土耳其海峡相联,不是隔绝的,但水体交换率极低。