由于和海平面下降，它在约550万年前就被锁在内陆。在温暖和干燥的气候时期，这个内陆海几乎干涸，沉积了石盐之类的，这些沉积物被风吹而来的沙尘堆积物覆盖，当凉爽潮湿的气候让盆地重新积水时，这些沉积物被封闭为一个蒸发性沉积物的大型。可以和有蒸发性沉积物海床的地中海相比拟。由于里海北部有伏尔加河注入，它北部的水几乎是淡水，越往南盐分越重。到了伊朗海岸，海水内的盐分最多，这边的河流流入里海的流量很小。目前，里海的平均盐度是地球海洋的三分之一。而里海东边的卡拉博加兹戈尔湾在1980年代因为里海海流被阻隔而干涸，但此