2019年1月全球著名的學術期刊sciencedirect文章公佈：第四紀冰川最大值的末期（大約18-23萬年前）期間，帕米爾和天山冰川積聚了大量的冰。這些冰川在18萬年前時開始消融，融水彙集慢慢形成了鹹海的雛形（大約17.6萬年前）。
鹹海主要水源來自天山、阿拉套山、帕米爾這些山脈的冰川，直到20世紀50年代，它被認為是地球上第四大湖。
中亞的灌溉渠建設始於20世紀30年代，原本注入鹹海的錫爾河和阿姆河，河水被大量用於灌溉。在20世紀60年代，鹹海的水位開始下降，到2014年，鹹海乾涸面積為90％。
俄羅斯科學院西伯利亞分院和亞利桑那大學的研究數據表明，鹹海17.6-15.3萬年前發展初期階段河水流入鹹海的流量不斷增加。大約15.3-14萬年前，由於河水流入量減少，鹹海的鹽度顯著增加，鹽度在14.5-14萬年前達到峰值。這可以從介形蟲數量增加看出，該物種幾乎可以適應任何鹽度。大約14至13萬年前，鹹海的水變得沒那麼高鹽度。
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