Geologisesti ajatellen Itämeri on nuori meri. Sen vaiheita jääkauden jälkeen on selvitetty vedessä eläneiden kotiloiden ja simpukoiden fossiilien avulla. Niiden kuorista voidaan päätellä kunkin vaiheen veden suolapitoisuus sekä lämpötila.

Itämeren edeltävistä vaiheista voidaan erottaa kaksi suolaisen veden merivaihetta ja kaksi makean veden järvivaihetta.
​