“欲把西湖比西子，淡妆浓抹总相宜。”历来为人们认作美的化身的西湖，究竟是怎么形成的，至今学术界仍各持一端，争执不下。而弄清楚西湖形成之谜对西湖的现在和未来发展都有重要价值。
一种说法认为西湖是由于筑塘而形成的，这是古今比较一致的看法。西湖本与海通，东汉时钱塘郡议曹华信为防止海水侵入，招募城中人民兴筑了“防海大塘”，修成后，“县境蒙利”，因之便连钱塘县衙门也迁来了，这就是今日杭州市的前身，西湖从此与海隔绝而成为湖泊。历代学者都承袭此说，流传至今。
1909年，日本地质学者石井八万次郎提出，是火山爆发喷出岩浆阻塞海湾从而形成西湖。
我国著名科学家竺可桢通过详细调查研究，认为西湖原是一个泻湖，否认了石井八万次郎的推断。他认为，西湖本来是一个海湾，后由于江潮挟带泥沙在海湾南北两个岬角处（即今吴山和宝石山）逐渐沉淀堆积发育，最后相互连接使海湾隔绝了大海而形成为泻湖。
魏嵩山先生根据《史记·秦始皇本纪》记载，公元前210年秦始皇东巡会稽，“至钱唐，临浙江，水波恶，西百二十里从狭中渡”，认为当时（杭州附近）的钱塘江水面仍相当辽阔。而《汉书·地理志》所载“武林山，武林水所出，东入海”，则更清楚地表明直到西汉时期西湖仍为海湾，杭州市区尚未成陆。因此，魏氏确信刘道真《钱唐记》所载华信筑大塘之事，认定西湖与海隔绝成为内湖，时间应当是在东汉。
林华东先生对“西湖是因为东汉华信筑塘成功后才形成”的说法提出异议，认为倘确有华信筑“防海大塘”，其功能也应是防御海潮冲击吞没陆地的捍海塘，认为东汉华信筑防海大塘时，内侧地带早已成陆，筑塘是为保护陆地不被海水吞没，而不是促成西湖的成因。林氏主张最迟在东汉之前，西湖就已形成。
吴维棠先生从西湖东岸望湖饭店地下四米深的钻孔采样中，发现有一黑色富有机质和植物残体的粘土层，通过碳14年代检测得知在距今2600年左右。白堤锦带桥两侧的五六米深处的钻孔中，有一炭化程度较高的泥炭层，厚10厘米至50厘米，用其上部的标本作碳14年代测定，为距今1805年左右。泥炭层之下是青灰色粉砂质粘土，富有机质和炭化的植物于枝，孢粉分析结果，有黑三棱、眼子菜等陆上浅水生植物，表明当时西湖已是沼泽。据此估计，西湖在春秋时代已经沼泽化。在疏通西湖的时候，工人们曾发现一些石器和战国至汉代的铁斧，很可能是人们从事渔猎生产活动失落的。因此，吴维棠先生推断：在西汉前，杭州非但不是海湾，连海湾成陆后遗留下的残迹湖（西湖）都已沼泽化。这就无怪乎《史记》《汉书》《越绝书》等古籍中，只记及钱塘县和别的湖泊，而没有古西湖的记载。
尽管至今人们还不能清楚地知道西湖的成因，但随着研究的深入，相信科学家会给我们一个满意的答案。