Пролив имеет эрозионное происхождение; представляет собой старую речную долину, затопленную морской водой в четвертичный период. В Босфоре два течения — распресненное верхнее из Чёрного моря в Мраморное, на юг (скорость 1,5—2 м/с) и соленое нижнее — из Мраморного моря в Чёрное, как было установлено адмиралом Макаровым в 1881—1882 годах (скорость 0,9—1 м/с)[3]. Солёное течение продолжается в Чёрном море подводной рекой.
По одной из наиболее распространённых легенд пролив получил своё название благодаря дочери древнейшего аргивского царя — прекрасная возлюбленная Зевса по имени Ио была превращена им в белую корову, чтобы избежать гнева его жены Геры. Несчастная Ио избрала водный путь к спасению, нырнув в синеву пролива, который с тех пор и называется «коровьим бродом» или Босфором