西湖的形成主要是由於地質和自然過程共同作用的結果。具體來說，有以下幾種說法：
早期，由於錢塘江入海，潮水的頂托作用導致大量泥沙沉積，加上海積物，將古海灣完全封閉，形成了古西湖。這時候的西湖湖水屬於海水，是鹹水。隨著時間的推移，由於溪流注入和降水量大於蒸發量，湖泊面積擴大，湖水逐漸淡化，最終變成淡水湖。
西湖原本是一個淺海灣，隨著海水的沖刷和泥沙沉積，海灣逐漸變淺，最終形成了一個內陸湖。
秦朝時期，西湖還是一個與錢塘江相連的海灣。由於海潮衝擊和泥沙沉積，海灣被逐漸封閉，形成了內湖。
地質學上，西湖的形成還可能與古代火山活動有關。約1.3億年前的侏羅紀晚期，西湖一帶發生了強烈的火山噴發，岩漿流出導致地殼內部形成空洞，最終火山口坍塌形成了窪地，這個窪地成為了西湖的基礎。
早期人類活動也對西湖的形成和演變產生了影響。例如，東漢時期，為了防止海水侵入，建造了堤壩，隨著堤壩的建設和完善，西湖與海水的聯繫被隔絕，逐漸形成了湖泊。