Nguồn gốc địa chất của bồn biển có thể liên hệ đến hai bồn trũng sau cung riêng biệt đã từng bắt đầu bởi sự phân tách cung núi lửa Albian và đới hút chìm của các đại dương Tethys cổ và đại dương Tethys, nhưng thời gian xảy ra các sự kiện này vẫn còn tranh cãi.[2][3] Khi bắt đầu, các chuyển động kiến tạo nén ép gây ra sự sụt lún trong bồn trũng, xen kẽ với các pha tách giãn tạo ra các hoạt động núi lửa trên diện rộng và một số đai tạo núi, làm nâng các dải núi Greater Caucasus, Parhar, nam Crimea và Balkan. Sự va chạm đang tiếp diễn giữa mảng Á-Âu và châu Phi và sự chuyển động về phía tây của khối Anatolian dọc theo đứt gãy Bắc Anatolia và Đứt gãy Đông Anatolia gây ra cơ chế kiến tạo hiện tại,[4] đã làm tăng thêm sự sụt lún của bồn Biển Đen và hoạt động núi lửa đáng chú ý trong khu vực Anatolian.[5]

Bồn biển hiện tại có thể chia thành 2 phụ cấu trúc bởi phần nhô ra kéo dài về phía nam từ bán đảo Krym. Thềm lục địa về phía bắc của bồn biển rộng đến 190 km, và độ dốc trong khoảng 1:40 và 1:1000. Rìa phía nam quanh Thổ Nhĩ Kỳ và rìa phía tây quanh Gruzia đặc trưng bởi một thềm hẹp hiếm khi rộng quá 20 km và độ dốc khoảng 1:40, gồm nhiều hẻm vực và các rãnh. đồng bằng biển thẳm Euxine ở trung tâm Biển Đen có độ sâu tối đa 2.212 m (7.257,22 ft) nằm gần phía nam của Yalta trên bán đảo Krym.[6]