1936年，毕庆昌、王建翔两位学者经过多年对玄武湖地质、地貌的勘测，在《南京玄武湖地质环境与成因》一文中，对玄武湖的形成做出了结论。他们认为，玄武湖的形成是由附近的钟山逆掩断层、天堡城断层、富贵山断层、太平门断层的四大断裂现象致使玄武湖低地形成，而四者缺一不可。前三次断层与玄武湖低地的形成是间接关系，而第四次则直接形成了玄武湖。太平门断层将其西侧下投，使玄武湖低地成立。如果没有这处低地蓄水成湖，即使有“人定胜天”的愚公精神，也不可能凿山为湖。因此，他们认为玄武湖是天然湖，它的形成时间应在第三纪中。
1984年，南京师范大学李立文先生在《玄武湖的成因》一文中则认为，玄武湖的成因必须从地质构造、岩性、人为影响等方面综合分析。如湖区位于宁镇、宁芜地区构造的分界线，处于钟山一幕府山复向斜开的喇叭口端，断横交错，为一破碎带。在破碎带内又有火层岩侵入体，经过风化剥蚀，发育成河流，是为原始湖盆。由于泥沙的积淤，在历经干百万年的侵蚀之后，渐渐被溶蚀为一处低洼积水之地，而形成湖泊。湖水向四周浪击侵蚀，不断扩大水域，终于成为玄武湖。
据史书记载：六朝时期的玄武湖“周四十里，东抵钟山、西限庐龙，北带大壮观”，面积约是现在的四倍之多。从地质观点来看，玄武湖应早在人类出现以前就已形成了。如果没有历代的疏浚，玄武湖也许早就湮没淤塞了。我们今天看到的玄武湖，是经过历朝历代对玄武湖开发利用而形成的格局，是人为的结果。
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