Азовское море, с точки зрения его геологического возраста, — молодой бассейн. Очертания, близкие к современным, оно приобрело в Четвертичный период. Много миллионов лет назад Азовское море входило в состав океана, который геологи называют Тетис. Необъятная гладь его простиралась от Центральной Америки через Атлантический океан, южную часть Европы, Средиземное, Черное, Каспийское и Аральское моря и далее на восток через Индию до Тихого океана.
История возникновения Азовского моря тесно связана с геологическим прошлым Крыма, Кавказа, Черного и Каспийского морей. Под влиянием внутренних сил земная кора то опускалась, то поднималась в виде горных цепей, которые затем, срезанные работой текучих вод и выветриванием превращались в равнины. В результате этих процессов воды Мирового океан то затопляли отдельные участки суши, то обнажали их, или, как говорят геологи, наблюдались трансгрессии (наступание) и регрессии (отступание) морей.
При этом, естественно, изменялись очертания материков и морей. В то же время происходили изменения климата, растительного и животного мира как на суше, так и в море.
Лишь в кайнозойскую эру (эру новой жизни) очертания материков и отдельных морей, в том числе Азовского, становятся такими, какими мы видим их на современных картах.
Кайнозойская эра состоит, как известно, из двух периодов — третичного и четвертичного, или антропогена.
В последнем появляется уже человек. В антропогене закончилось формирование Азовского моря, и следовательно, его современный облик создавался буквально на глазах доисторического человека.
На протяжении антропогена морской бассейн, включавший в себя Черное, Азовское и Каспийское моря, неоднократно изменял свои очертания, площадь, глубину, дробился на части и вновь восстанавливался.
Разные фазы развития этого бассейна в антропогене получили условные названия: Чаудинское, Древнеэвксинское, Узунларское, Карангатское, Новоэвксинское моря.
Чаудинское озеро-море существовало в начале эпохи великих оледенении — более 500.000 лет назад. Осадки этого моря найдены на мысе Чауда Керченского полуострова (отсюда и название моря), имеются они также и на побережье Таманского полуострова. Фауна (животный мир) сильно опресненного Чаудинского моря была весьма близка к фауне Бакинского моря, входившего в то время в состав Каспийского морского бассейна. Это обстоятельство привело ученых к выводу, что Чаудинский и Бакинский бассейны соединялись между собою по долине реки Маныч.
Просуществовав сравнительно недолго, Чаудинское море уступило место Древнеэвксинскому морю. Это было сильно опресненное озеро-море. Оно относится к первой половине четвертичного периода. Отложения Древнеэвксинского моря известны на Керченском полуострове, в районе Таганрога, на Кавказском побережье, на реке Маныч. Большое сходство фауны свидетельствует о том, что море соединялось с Древнекаспийским и Бакинским бассейнами.
В древнеэвксинское время происходит соединение Черного моря со Средиземным через Дарданельский пролив. На смену Древнеэвксинскому морю пришло так называемое Узунларское. Благодаря проникновению вод Средиземного моря происходит постепенное осолонение Узунларского моря и поднятие его уровня. Последнее привело к затоплению пониженных частей побережья и устьев рек. К этому времени в основном относится образование лиманов Днепра, Дона и других рек Азово-Черноморского бассейна. Манычский пролив, соединявший ранее Древнеэвксинское и Древнекаспийское моря, в это время перестает существовать.
Узунларское море сменилось соленым Карангатским морем, образование которого сопровождалось большими опусканиями в районе Азовского моря и Крыма.
Эти опускания вызвали трансгрессию соленых вод и проникновение в Карангатский бассейн морской фауны, более богатой видами, чем современная черноморская.
Во время последнего оледенения Карангатское море сменилось полупресным Новоэвксинским озером-морем. В соседней Каспийской области в это время простиралось Хвалынское море, которое, судя по сходству фаун обоих морей, соединялось с Новоэвксинским. Новоэвксинский регрессивный этап развития моря сменился древнечерноморским и новочерноморским этапами его расширения.
Последний, новочерноморский, этап развития Азовского моря разделяется учеными на несколько самостоятельных стадий, а именно: стадию максимального развития новочерноморской трансгрессии, когда уровень моря на 2,5-3 м был выше современного, меотическую стадию, имевшую место уже в начале исторического времени, и нимфейскую стадию. В меотическую стадию Азовское море, по описанию древних греков, представляло пресноводное и заболоченное озеро. В нимфейскую стадию произошло формирование современных очертаний береговой линии, и в частности образование большей части кос Азовского моря.