İstanbul Boğazı'nın oluşumu, jeolojik hareketler ve tektonik aktiviteler sonucu gerçekleşmiştir 12.

Ana kabul gören teorine göre, boğaz, deniz sularıyla dolmuş bir fay çöküntüsüdür 34. Bu çöküntü, MÖ 20.000 ila 18.000 yılları arasında buzul çağının sona ermesi ve buz kütlelerinin erimeye başlamasıyla oluşmuştur 34.

Diğer bir görüşe göre ise, boğazın olduğu yerden çok eski çağlarda büyük bir akarsu geçmekteydi ve buzul çağının bitmesiyle suyun seviyesi yükselerek günümüzdeki halini almıştır 34.

Boğazın su bağlantısı ise, Holosen döneminde (7200 yıl önce), kuzey ve güneydeki körfezlerin birleşmesiyle meydana gelmiştir 12.