根據達爾文的珊瑚礁理論，環礁的初期發育可能發生在海底火山噴發後生成的火山島周圍，因珊瑚附著生長而形成裙礁，其後島嶼逐漸下沉，珊瑚礁持續堆積增長，由於島嶼的外緣水流交換較好，珊瑚生長較內側為佳，久而久之就逐漸形成堡礁，後來火成岩島嶼完全沉沒水中，僅剩下環狀的珊瑚礁島嶼在海面附近持續增長，最後便形成環礁。

基本上，東沙環礁形成的過程概略與上述程序相似，但不同的是東沙環礁不是在火山基底上發育形成的。由在臺灣西南部珊瑚礁群的研究發現，推測東沙環礁的這些珊瑚礁早期是附著在淺海區的冷泉碳酸岩上發育形成，尤其在第三及第四紀冰河期海平面下降時，此冷泉碳酸岩提供了淺海珊瑚礁最佳的發育環境，後來經南海海床張裂下沉及海平面逐漸上升的影響，冷泉碳酸岩逐漸沒入水中，而東沙珊瑚礁因環境優良而不斷地繼續增長，最後形成一構造完整的環礁地形，反觀北衞灘、南衞灘、中沙群礁等其他礁灘則因珊瑚增長速率遠低於海平面變遷的速率，而沉沒於海底。