赛里木湖位于伊利盆地谷地，是天山造山带中的山间盆地。综合现有研究资料可将赛里木湖区构造演化归纳为三个阶段：

1、前震旦纪众多古老地块的拼合过程。至震旦纪主体开始形成统一的克拉通地块，普遍接受了以震旦纪冰碛岩和寒武纪初含磷岩系为代表的统一盖层沉积。

2、早、中古生代新疆板块的裂解和再拼合演化过程。从寒武纪中期开始裂解，到最后于晚石炭世末期，全部完成了复杂多样的大陆板块的扩张分离、俯冲碰撞的拼合历史，最终形成了新疆现今的基本大地构造格架。

3、晚古生代至今的新疆陆内构造演化阶段。石炭纪之末，二叠纪之初，现今欧亚板块的雏形已经形成，新疆已成为这一全球性巨型板块的组成部分，但在它的南侧，还先后面临着古特提斯洋的封闭，新特提斯的打开与最终关闭和青藏高原的形成。这些最终促成了构造陷落湖——赛里木湖。