Genel olarak İstanbul coğrafyası ve İstanbul Boğazı 4. jeolojik zamanda oluşmuştur.

Ancak İstanbul Boğazı'nın nasıl oluştuğu sorusuna kesin yanıt verebilecek dünyaca kabul görmüş bir görüş yoktur. Bugüne dek yapılan bilimsel çalışmalar sonucunda ağır basan kanı, jeolojik açıdan İstanbul Boğazı'nın deniz suları ile dolmuş bir fay çöküntüsü olduğudur. Buna göre, İ.Ö. 20.000 ilâ 18.000 yılları arasında, Buzul Çağı sonlanmış ve dünyanın büyük bölümünü kaplayan buz kütlelerinin erimeye başlamıştır. Binyıllarca süren bir erime sürecinin sonucunda, İ.Ö. 8.000 ilâ 7.000'lerde Akdeniz'in suları ilk hâlinden yaklaşık 150 metre daha yukarı çıkmıştır. Deniz seviyesindeki bu büyük ölçekli artış nedeniyle Akdeniz'in suları Marmara'yı basmış; Marmara Denizi'nin suları da devam eden yükselmeler sonucunda da Karadeniz ile birleşmiştir. Boğaz'ın derinliğinin kuzeyden güneye azalma göstermesi, geçmişte kuzeydeki bu yükseltilerin Marmara'nın sularına karşı bir set görevi gördüğü ve bunların deniz seviyesindeki yükselmeyle aşıldığı savını güçlendirmektedir.

Ortaya atılan bir diğer görüşe göreyse İstanbul Boğazı'nın olduğu yerde çok eski çağlarda çok büyük bir akarsu geçiyordu. Başta Haliç olmak üzere, bugün Boğaziçi'nde koy olarak beliren yeryüzü şekilleri o dönemde bu akarsunun kollarının ana suyla birleşme noktalarıydı. Buzul çağı bitip dünyadaki buzul çözünmeleri başlayınca tüm sular gibi bu akarsunun da su seviyesi yükseldi ve günümüzdeki biçimini aldı.

Marmara Denizi'nin suyla dolarak Karadeniz'le birleşmesi olayı, mitolojide bilinen ve kimi kutsal kitaplarda da yer alan Nuh Tufanı ile de ilişkilendirilmiştir. Bu konuda da pek çok araştırma yapılmış ve 2001 yılında ABD'li araştırmacı Robert Ballard'ın bulgu ve savları büyük yankı uyandırmıştır. Çalışmaları 2001 yılı mayıs ayında National Geographic adlı coğrafya dergisinde de yayınlanmıştır. Ballard'a göre Buzul Çağı'nda Karadeniz, çevresinde verimli tarım alanları bulunan büyük bir tatlısu gölüydü. Günümüzden 12.000 yıl önce başlayan buzul çözünmeleriyle birlikte ortaya çıkan sular İstanbul Boğazı'nın güneyindeki engelin ardında birikmeye başladı. En sonunda bu engeli aşmayı başaran sular muazzam bir hızla Karadeniz'e akmaya başladı. Bir tatlısu gölü olan Karadeniz'e tuzlu denizsuyu doldu ve bu süreç boyunca Karadeniz'in suları günde 15 cm kadar yükseldi. Su seviyesindeki toplam yükselmenin 150 metre olduğu kabul edildiğine göre bu süreç 1000 gün yani yaklaşık 3 yıl sürdü. Tufan savını savunan bilim insanlarına göre verimli tarım alanlarını ve göl çevresi yerleşimleri yutan bu olağanüstü su yükselmesi kuşaktan kuşağa Nuh Tufanı olarak aktarılarak günümüze dek ulaştı.

İstanbul Boğazı, Karadeniz'den alçak, Marmara Denizi'nden yüksek bir konumda yer alır.Ortaya atılan bir diğer görüşe göreyse İstanbul Boğazı'nın olduğu yerde çok eski çağlarda çok büyük bir akarsu geçiyordu. Başta Haliç olmak üzere, bugün Boğaziçi'nde koy olarak beliren yeryüzü şekilleri o dönemde bu akarsunun kollarının ana suyla birleşme noktalarıydı. Buzul çağı bitip dünyadaki buzul çözünmeleri başlayınca tüm sular gibi bu akarsunun da su seviyesi yükseldi ve günümüzdeki biçimini aldı. Marmara Denizi'nin suyla dolarak Karadeniz'le birleşmesi olayı, mitolojide bilinen ve kimi kutsal kitaplarda da yer alan Nuh Tufanı ile de ilişkilendirilmiştir. Bu konuda da pek çok araştırma yapılmış ve 2001 yılında ABD'li araştırmacı Robert Ballard'ın bulgu ve savları büyük yankı uyandırmıştır. Çalışmaları 2001 yılı mayıs ayında National Geographic adlı coğrafya dergisinde de yayınlanmıştır. Ballard'a göre Buzul Çağı'nda Karadeniz, çevresinde verimli tarım alanları bulunan büyük bir tatlısu gölüydü.

Günümüzden 12.000 yıl önce başlayan buzul çözünmeleriyle birlikte ortaya çıkan sular İstanbul Boğazı'nın güneyindeki engelin ardında birikmeye başladı. En sonunda bu engeli aşmayı başaran sular muazzam bir hızla Karadeniz'e akmaya başladı. Bir tatlısu gölü olan Karadeniz'e tuzlu denizsuyu doldu ve bu süreç boyunca Karadeniz'in suları günde 15 cm kadar yükseldi. Su seviyesindeki toplam yükselmenin 150 metre olduğu kabul edildiğine göre bu süreç 1000 gün yani yaklaşık 3 yıl sürdü. Tufan savını savunan bilim insanlarına göre verimli tarım alanlarını ve göl çevresi yerleşimleri yutan bu olağanüstü su yükselmesi kuşaktan kuşağa Nuh Tufanı olarak aktarılarak günümüze dek ulaştı.