İstanbul Boğazı'nın oluşumu, jeolojik hareketler ve tektonik aktiviteler sonucu gerçekleşmiştir. Ana kabul gören teorine göre, boğaz, deniz sularıyla dolmuş bir fay çöküntüsüdür. 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. Boğazın su bağlantısı ise, Holosen döneminde (7200 yıl önce), kuzey ve güneydeki körfezlerin birleşmesiyle meydana gelmiştir.