西湖的形成，是海陆变迁、泥沙淤积与长期人工干预共同造就的结果，地质学上将它归为海成潟湖（残迹湖）。“潟”（xì，四声）本义指海边受咸水浸润的盐碱地，契合海岸地貌；“泻”是水流倾泻的意思，和该湖泊成因无关，为地理学界标准定名。我国气象学家竺可桢于1921年实地科考后发表《杭州西湖生成的原因》，正式提出潟湖成因说，也是如今学界主流认可的结论。

距今约一万两千多年前，海平面远高于现在，今天的杭州城区还是钱塘江入海口的一处浅海湾。宝石山、吴山一北一南，构成环抱海湾的两座天然岬角，西侧群山环绕，只有东侧连通大海，海水甚至可以漫入如今灵隐一带。科学家在西湖钻孔岩芯中找到海生有孔虫化石，证实了这里曾经的海洋环境。

长江与钱塘江裹挟大量泥沙，在海潮往复推动下不断沉积，两道沙嘴分别朝着宝石山、吴山延伸生长，慢慢相互合拢连接，形成沙坝沙洲，把海湾和外海分隔开来，封闭水域就此诞生，地质学上称为潟湖，这就是西湖最初的雏形。秦代，潟湖还残留水道和钱塘江相通，相传秦始皇曾经乘船抵达宝石山附近；到东汉，华信修筑钱塘海塘，阻挡海潮倒灌，切断海水交换，潟湖彻底独立。

刚刚形成的潟湖湖水是咸的。四周群山的山溪、雨水持续汇入，不断稀释置换湖内咸水，咸水潟湖逐步演变为淡水湖。最初的西湖湖面远比现在辽阔，北至宝石山，南达凤凰山，西边直抵西山山脚。但山间溪流会源源不断带入泥沙，湖底持续淤积，竺可桢也提出：如果没有人为干预，西湖终将被泥沙填平，化为陆地。

这片湖泊最初并不叫西湖。汉代，因地处钱塘县，得名“钱塘湖”；到唐代，因为湖泊坐落在杭州城西侧，“西湖”这个通俗的叫法逐渐流传开来，并沿用至今。

大自然只造就了西湖的湖盆洼地。西湖本身水深较浅，泥沙淤积问题一直存在，能够留存到今天，离不开历朝历代持续不断的人工治理与守护。

东汉华信修筑钱塘海塘，阻挡海潮、减少泥沙入湖，开启了西湖人工保护的历史。
唐代白居易大规模疏浚西湖，修筑湖堤，调节湖水，供给百姓饮水与农田灌溉；北宋苏轼开展大型浚湖工程，清挖湖底淤泥，利用疏浚出来的泥土修筑苏堤，订立规约，禁止围占湖面；明代杨孟瑛再度大规模清淤复湖，修建杨公堤，恢复西湖原有水域。

千百年间，一代代先民清淤泥、修堤坝、定制度，才守住了这一汪碧水。西湖既是大自然山海变迁留下的馈赠，也是历代百姓悉心守护的结晶。大海退去留下湖盆，人力耕耘留住清波，自然造化与人文治理相互交融，造就了名扬天下的江南胜景，让西湖的波光跨越千年，依旧荡漾在杭州城边。