古海岸线的形成是因海平面高度相对于陆地发生了改变，包括海水体积增减造成的绝对海面变化以及构造和均衡作用造成的相对海平面变化，这在陆地边缘便表现为海岸线的进与退。

第四纪以来造成上述改变的主要方式包括：①全球气候变化改变海水体积而引起的海平面升降变化。其中最显著的是冰期—间冰期气候变化造成的“冰川型海平面升降”，第四纪期间（250万年以来）的冰期气候变冷使大量水分被从海洋转移到大陆冰盖中固定下来，导致全球海平面显著下降，末次冰期最盛时，陆地冰盖的体积达90×10⁶立方米，为现代的3倍，海平面因此下降120米，海岸线退缩到大陆外围的大陆架边缘；而在间冰期时，大量水分从冰盖中返还到大洋中，海面上升导致海岸线迅速向陆地方向迁移，如澳大利亚北部海岸200千米的陆架在约1万年期间被淹没，海岸线推进速度达平均20米/年，即平均每天约5.5厘米。气候冷暖变化引起的海水体积膨胀与收缩也会造成海面升降，如20世纪海面上升10～20厘米，主要地是海水随气候变暖而发生热膨胀的结果，部分区域的海岸线的位置因而发生改变。②大陆冰盖增长和消融引起的区域地壳均衡作用。冰期时大陆冰盖发育地区陆地承压而下沉，而在间冰期，冰盖消融引起的地壳均衡作用导致陆地反弹出海面，这种现象在曾发育古冰盖的北美和欧洲的海岸地区最为明显，如在苏格兰，过去13 000年里地壳均衡作用导致的海岸上升至少在70米以上，末次冰期低海平面时的遗迹已高于现代海面40米；而在斯堪的那维亚的某些地区，地壳均衡上升的幅度可能更大。③区域构造运动。在新构造运动间歇性抬升的地区，海面相对下降，古海岸线多以海岸阶地的形式残留；而在地壳沉降的滨海平原区域，海面相对上升，古海岸线埋藏于地下。④河流三角洲发育。河流携带的泥沙在三角洲地区沉积，使陆地向海推进，如黄河三角洲在1835～1855年平均向海推进了11～12千米；而在废弃的三角洲地区，失去泥沙来源，海水侵蚀作用使海岸线向陆地一侧退缩，如1855年铜瓦厢决口后废弃的苏北黄河三角洲。

古海岸线所表征的是海平面相对于陆地的位置，确定古海岸线的主要依据是由海岸动力塑造的海岸侵蚀地貌和海岸堆积地貌及其相应的沉积物，具体标志有海岸阶地、海蚀洞、海蚀崖、古海滩、古滩脊、古海滨沼泽和海滨生物遗骸及其活动痕迹等。此外，通过追索海陆相地层或沉积物，亦可间接地确定古海岸线的位置。古海岸线的标志，因海面下降或陆地上升，可在现代海面以上的一定高程上保存下来；反之，则沉溺于海面以下。受地壳运动区域差异的影响，古海岸线发生变形，致使同一时期的古海岸线出现在不同的高（深）度。古海岸线的年代可以用地貌-沉积、生物地层学、绝对年代学和考古学等方法加以确定。

研究古海岸线及其分布，对恢复不同时期的海陆分布和古地理环境，推断世界性的海平面变化过程和区域性的地壳运动强度，推算海岸淤进或蚀退速率和预估海岸演变趋势，以及指导滨海砂矿的勘探等，均有着重要意义。