Khoa học phỏng ước Biển Caspi hình thành cách đây 30 triệu năm, nguyên thủy là Biển Tethys, sau hình thành Biển Đen, Biển Aral và Biển Caspi. Khoảng 5,5 triệu năm trước, vùng lòng chảo Caspi mất lối thông ra đại dương khi mực nước rút xuống thấp và Biển Caspi hoàn toàn tách biệt với các vùng biển lân cận.

Về phía nhân chủng học thì khai quật ở động Huto gần thị trấn Behshahr, Mazandaran (vùng phía nam biển Caspi) cho thấy con người đã có mặt ở đây này khoảng 75.000 năm trước.

Thời cổ đại, người Hy Lạp và Ba Tư gọi nó là đại dương Hyrcania. Thời Ba Tư cổ đại, cũng như ngày nay ở Iran, nó được biết đến như là biển Khazar hay biển Mazandaran. Tại các quốc gia nói tiếng Turk, nó được gọi là biển Khazar. Các nguồn sử liệu Nga cổ gọi nó là biển Khvalyn theo Khvalis, tên gọi những cư dân của Khwarezmia (Hoa Thích Tử Mô). Các nguồn sử liệu Ả Rập gọi nó là Bahr-e-Qazvin — biển Qazvin.

Từ biển Caspi có nguồn gốc từ Caspi, tên gọi một dân tộc cổ đại đã sống ở phía tây biển này, trong khu vực Transkavkaz.[3] Strabo đã viết rằng "thuộc về quốc gia của người Albania còn có lãnh thổ gọi là Caspiane, được đặt tên theo bộ tộc Caspi, cũng là tên gọi của biển; nhưng bộ tộc này hiện nay đã biến mất"[4]. Ngoài ra, cổng Caspi, là tên gọi của một khu vực tại tỉnh Tehran của Iran, là một mảng chứng cứ có thể khác cho rằng họ đã di cư tới phía nam của biển này.

Các thành phố lịch sử ven biển bao gồm

• Hyrcania, thành bang cổ đại ở miền bắc Iran
• Tamisheh, (tỉnh Mazandaran của Iran)
• Anzali, (tỉnh Gilan của Iran)
• Atil, Khazaria
• Khazaran
• Baku, Azerbaijan
• Sumgait, Azerbaijan
• Astara, Iran, Azerbaijan