В палеозое 300—400 миллионов лет назад вся эта территория была покрыта морем. Осадочные отложения того времени — пески, супеси, глины с линзами ила или торфа — покрывают мощной толщей (свыше 200 метров) кристаллический фундамент, состоящий из гранитов, гнейсов и диабазов. Современный рельеф образовался в результате деятельности ледникового покрова (последнее Валдайское оледенение было 12 тысяч лет назад). После отступания ледника образовалось Литориновое море, уровень которого был на 7—9 м выше современного. 4 тысячи лет назад море отступило и мели Финского залива превратились в острова. Остров Котлин представляет собой размытую ледниковую морену. Длина острова 11 км, ширина около 2 км. Западная оконечность затопляется во время наводнений, восточная часть приподнята за счёт подсыпки грунта. Вокруг Котлина свыше 30 островов, в том числе 23 искусственных (основания молов и бывших фортов).
Климат
Климат Кронштадта умеренный и влажный, переходный от морского к континентальному. Для города характерна частая смена воздушных масс. Летом преобладают западные и северо-западные ветры, зимой западные и юго-западные. Климат Кронштадта аналогичен климату расположенного рядом Санкт-Петербурга. Финский залив, несмотря на мелководность, оказывает некоторое влияние на температурный режим города. Летом, особенно в августе—сентябре, средняя температура воздуха здесь немного ниже, чем в Санкт-Петербурге (на 0,5−0,8°), а зимой — выше (на 0,5—0,6°). Несколько сильнее на побережье и ветры.