伯海湾形成于距今2.5亿年到6500万年前的中生代时期，

当时地球处于一场地质大变革时期，联合大陆已经走向解体，印支运动下的古提斯海洋逐渐走向萎缩，燕山运动下太平洋板块加倍向西俯冲，改变了我国北方的地貌形态。