С геологической точки зрения долина Босфора образовалась в результате эрозионного процесса. 15 Пролив представляет собой старую речную долину, затопленную морской водой в четвертичный период. 1

Одна из теорий образования Босфора — теория черноморского потопа. 15 Предполагается, что пролив возник около 7600 лет назад. 1 Прежде уровень Чёрного и Мраморного морей был существенно ниже, и они не были связаны. 1 В конце последнего ледникового периода в результате таяния крупных масс льда и снега уровень воды в обоих водоёмах резко повысился. 1 Мощный поток воды всего за считанные дни пробил себе дорогу из одного моря в другое — об этом свидетельствуют рельеф дна и другие признаки. 1

По другой гипотезе, предложенной учёными из Геленджика, Босфор образовался в результате длительной «работы» узких водяных потоков. 2 По этой версии, в какой-то момент древний океан Паратетис стал переливаться через возвышенность на перешейке, отделявшем территорию закрытого водоёма от Средиземноморья. 2 За сотни тысяч лет поток прорезал реку, ставшую впоследствии глубоким каньоном. 2 Около 5 миллионов лет назад дно каньона вследствие эрозии опустилось ниже современного уровня моря. 2 По этому желобу вытекали всё большие и большие объёмы воды из Паратетиса. 2 И в итоге высота речного русла снова вернулась к прежней отметке. 2

Точная причина и дата образования Босфора остаются предметом споров среди геологов. 1