賽里木湖位於伊利盆地谷地，是天山造山帶中的山間盆地。綜合現有研究資料可將賽里木湖區構造演化歸納為三個階段：
1、前震旦紀眾多古老地塊的拼合過程。至震旦紀主體開始形成統一的克拉通地塊，普遍接受了以震旦紀冰磧岩和寒武紀初含磷巖係為代表的統一蓋層沉積。
2、早、中古生代新疆板塊的裂解和再拼合演化過程。從寒武紀中期開始裂解，到最後於晚石炭世末期，全部完成了複雜多樣的大陸板塊的擴張分離、俯衝碰撞的拼合歷史，最終形成了新疆現今的基本大地構造格架。
3、晚古生代至今的新疆陸內構造演化階段。石炭紀之末，二疊紀之初，現今歐亞板塊的雛形已經形成，新疆已成為這一全球性巨型板塊的組成部分，但在它的南側，還先後面臨著古特提斯洋的封閉，新特提斯的開啟與最終關閉和青藏高原的形成。這些最終促成了構造陷落湖——賽里木湖。
