渤海的形成完全是基于大陆构造演化、地质演变的结果。渤海形成于距今2.5亿年到6500万年前的中生代时期，当时地球处于一场地质大变革时期，联合大陆已经走向解体，印支运动下的古提斯海洋逐渐走向萎缩，燕山运动下太平洋板块加倍向西俯冲，改变了我国北方的地貌形态。

渤海地区逐步发展为渤海沉降盆地，陆相沉积也逐步开始发育，在中生代末期进入新生代之后，浅部挤压活动和深部运动开始不断进行。因此形成了一片古渤海湖，古渤海湖在百万年前被海水入侵，因此在三十万年前变为了一片浅海区域。
在第四纪时期，渤海开始发生大量的大规模海进海退，尤其是在第四纪的早更新世时期，渤海区域并没有形成海洋，因为气候非常干冷，周围的海水没有涨潮并侵入，渤海成为了连接冀鲁平原和辽河平原的一片洼地。
直到中更新世时期，由于气候温暖、海平面上升导致海水侵入现象，渤海初步形成，从洼地变成了一个大湖，而到了晚更新世时期，两次大规模的海水侵入发生后，渤海也不断涨潮，发展成了如今这样的规模，形成了一片浅海，跟我们如今所看到的模样相似。

而在全新世时期，渤海的海洋面积迅速扩大，冀鲁平原、下辽河平原因为海水阻隔而不断分离，河流水系涌入，在人为因素的作用下，渤海终于完全形成。
渤海是由辽东湾、渤海湾、莱州湾和中央海盆组成，《山东省志·海洋志》则还包括渤海海峡，共5部分[2]。入海的主要河流有黄河、辽河、滦河和海河，年径流总量达888亿立方米。地势由沿岸向中央和海峡倾斜，地形单调平缓。海底分布有古海岸线和古河道残迹。渤海为中、新生代沉降盆地，基底为前寒武纪变质岩。第四纪沉积物厚达300～500米，主要为陆源物质。[3]
