西湖是一个潟湖。根据史书记载：远在秦朝时，西湖还是一个和钱塘江相连的海湾。耸峙在西湖南北的吴山和宝石山，是当时环抱着这个小海湾的两个岬角。后来由于潮汐的冲击，泥沙在两个岬角淤积起来，逐渐变成沙洲。此后日积月累，沙洲不断向东、南、北三个方向扩展，终于把吴山和宝石山的沙洲连在一起，形成了一片冲积平原，把海湾和钱塘江分隔了开来，原来的海湾变成了一个内湖，西湖就由此而诞生了。
杭州西湖，最早据东汉（后汉）班固《汉书》卷二十八《地理志》记载：“武 林山，武林水所到之处出。东入海，行八百三十里”。一般认为，武林山即今灵隐、天竺一带群山的总称，而发源于这一带的南涧，北涧等山涧汇合为金沙涧，东流注入西湖，是西湖最大的天然水源。因此“武林水”之名是最早见于记载的西湖的名字。北魏郦道元《水经注》记载：“县南江侧，有明圣湖，父老传言，湖有金牛，古见之，神化不测，湖取名焉”。此时衍生出西湖较早的另外两个古称：明圣湖和金牛湖。
约东汉时，一名叫华信的地方官，在西湖以东地带筑塘抵捍钱塘江咸潮而得名钱塘湖。这是唐唐以前西湖通用的名称。白居易诗文中每每提及钱塘湖，如《答客问杭州》中“山名天竺堆青黛，湖号钱塘泻绿油”。诗人张祜也有诗作题为《早春钱塘湖晚》。
出现“西”湖之称，是由于早前的钱塘县城，隋以后从位处西湖之西，迁建到西湖之东，也就是原来在城东的钱塘湖，现在位于城西了。湖居城西，故名西湖，这和全国其他地方同名西湖者是一样的。至迟在唐代，“西湖”这个称呼已经被频繁使用，同样是白居易诗文，就经常用“西湖”一词，如其诗题有《西湖晚归回望孤山寺赠诸客》、《西湖别》等等。
北宋诗人苏轼（东坡）在他的名篇《饮湖上初晴后雨》诗中咏“欲把西湖比西子，淡妆浓抹总相宜”的千古绝唱后，西湖又有了西子湖的美名。西子即春秋时越国的绝代佳人西施。比较天下数十以西湖命名的湖泊，也惟有杭州西湖当得起如此盛誉。南宋时，西湖出现了畸形的繁华艳丽，偏安江南的统治集团不思恢复故土，却沉湎于湖光山色，奢靡享乐之中，一掷万金，花天酒地，西湖于是又被人称为“销金锅”，非常恰当，也非常辛辣。
除上文提及的名称外，西湖尚有众多别名，如：龙川、钱源、石函湖、放生池、上湖、高士湖、明月湖、美人湖等等。每个别名，各有来历。石函湖是因唐长庆年间白居易筑石函以蓄泄湖水而来；上湖是相对于其北地势较低的下湖而言；放生池是由于北宋天禧年间杭州郡守王钦若奏请以西湖为放生池而得；贤者湖系南宋文人楼钥以西湖有贤者之风而称。如此等等，不一而足。西湖拥有这么多的芳名雅号，正好从一个侧面展示了她悠久的历史，秀丽的风貌，丰富的文化意蕴和迷人的魅力。