西溪湿地第四纪沉积形成于末次间冰期,冰后期受海侵影响,由山间河谷向全新世河口湾演变,全新世早一中期随着全球气候变暖和海平面的迅速上升,西溪湿地及周边地区演化为海湾环境,随着海平面的稳定、泥沙的淤积和钱塘江河口沙坎的发育,全新世晚期逐步演化为泻湖,最后距今2200年前完全封闭而成为现今的淡水湖泊。