Fjordene ble skapt gradvis gjennom erosjon over millioner av år. For 20 000 år siden var Isfjorden en stor, glasial smelteelv, mens store isbreer fylte sidedalene. Disse isbreene hadde for 10 000 år siden trukket seg tilbake og innover i dalene de fleste steder på sørkysten, mens breene på nordkysten var mektigere og ble bevart som brefronter helt inn i moderne tid. I sør lå dagens Adventfjorden og Grønfjorden igjen som utdypede bukter og ble tilført smeltevann og løssmasser. Fjordene var kanskje 60 meter dypere enn i dag, senere landheving har vippet Svalbard opp og avsatte mange marine avsetninger langs fjellsidene og breddene av de mange fjordene. Dagens vannstand er anslagsvis 5 500 år gammel. Tilførselen av sedimenter er på inntil 3 000 g/m² per dag i Adventfjorden.