从地图上看，地中海位于干旱地区。这里终年气温高，气候干燥，降雨量少。据资料统计，地中海地区年蒸发量超过了年降水量与江河径流量之和，所以有人推断：如果没有大西洋海水流入地中海，也许不用1000年的时间，地中海就会完全干涸，重新变成干透了的特大深坑。
目前，大多数的海洋地质学家认为，在1500～2000万年前，那时的地中海，包括黑海和里海在内，都与大西洋、太平洋和印度洋相沟通。它们之间都有进行海水交通的广阔水道。然而，到了700～800万年前，因这一地区发生造山运动，喀尔巴阡山脉和欧洲、非洲与亚洲之间的结构发生变化，地中海发生崩裂。结果，崩裂的地壳，使被割裂出去的海盆变成了沙漠。虽然法国的罗纳河、埃及的尼罗河不断有淡水注入地中海，但由于蒸发快，一滴水都难以存储。
运用现代的钻探取样技术，人们发现：地中海海底分布着许多盐丘。在未固结的现代沉积物下面，有坚硬的蒸发盐层。于是，人们可以得出这样的结论：这就是当时地中海干燥脱水的证据。由于地中海的海水不断蒸发，浓度越来越大，以致在其海底沉淀了上百米的盐床。深部盐层受到挤压，涌升到上层使沉积物成为一座座盐丘。
此外，千百万年来，一直流入地中海的罗纳河和尼罗河也提供了这方面的证据：根据钻探资料和地震剖面资料分析，覆盖在罗纳河谷上的现代沉积物，要比后来覆盖上的沉积物深915米。整个地中海由于蒸发量超过了降水量与江河径流量之和，其表层海水的盐度要比大西洋海水的盐度高得多，这些高盐水比重大，它们从300多米深的直布罗陀海峡流出，进入大西洋后，就下沉到约千米深的平衡水层，而且能流入大西洋数千千米之外。另一方面，大西洋海水又从其表层流入地中海，作为从地中海流出的表层水的补偿。这些大西洋海水流入地中海之后，经蒸发而冷却，又沉入地中海的深层，地中海的水体就这样循环不息，保持住自身的平衡。有人测算过，整个地中海的海水更新一遍，大约需要70年的时间。由于地中海与大西洋之间的水交换也仅仅表现在表层水，因此，地中海是世界上营养盐类最贫乏的大型水域。
从地质构造上讲，地中海真有一天会消失吗？地中海一旦消失，其周围的地理环境和气候又会是什么样子？地中海海底的盐丘被视为是地中海曾经干涸的证据。然而，也有人不同意这种看法，认为它是地中海海底岸层中固有的。如果真是这样，那就会产生另一个问题：如此厚的地中海深层盐层从何而来？
从气候的角度看，地中海与大西洋的海水交换平衡，在很大程度上决定着这一地区高温、干旱，造成了地中海地区蒸发量远远超过其降水量和江河径流量。但是，从现代研究海洋的成果看，陆地上的气候多受海洋热能量输送的制约，海洋常常因为其贮热量大而决定着一个地区的气候变化。例如，黑潮就改变了中国南部、朝鲜半岛、日本等地的气候。为什么在地中海，这种影响则不明显呢？在地中海，气候影响海水交换的机制、海气热交换机制、盐交换机制等是如何进行的？这些都是科学家们今后要研究的课题。