Η θάλασσα του Μαρμαρά σχηματίστηκε από τη κίνηση των τεκτονικών ρηγμάτων στο φλοιό της γης και το διαχωρισμό των ηπείρων της Ευρώπης, της Ασίας και της Αφρικής. Το ρήγμα της Βόρειας Ανατολίας, που έχει προκαλέσει πολλούς μεγάλους σεισμούς στα πρόσφατα χρόνια, όπως τον Σεισμό του Ιζμίτ του 1999, περνά κάτω από τη θάλασσα και είχε ως αποτέλεσμα την πρόκληση ενός τσουνάμι 2,5 μέτρων, σκορπώντας τον θάνατο σε 155 ανθρώπους.