主要原因是工程量太大。为了建成现在运河，法、美两国接力，耗时近20年，耗费约7亿美元，挖了2亿土方，而如果直接挖通两大洋，可能需要挖土方近10亿，这样的工程量在当时是天量，不但进程会更长，死伤和花费也会更多，因此修建水闸式运河更加实际和高效。
经研究发现，形成这种水位差的原因主要有两个：
1.在巴拿马运河的太平洋一侧，雨量十分充沛，所以盐分浓度低于大西洋一侧，海水密度变小。
2.巴拿马运河太平洋一侧经常刮南风，这种风向对升高水位也起到了推波助澜的作用。
与此同时，在大西洋一侧，由于圭亚那海流是向西流动，因这股海流产生的水位倾斜，使得巴拿马运河大西洋一侧沿岸水域的水位降低，而离岸较远的近海海域的水位升高。所以，巴拿马运河南北出现了水位差。
巴拿马运河的周围有许多湾，其中最著名的是巴拿马湾和太平洋湾。巴拿马湾位于运河的北部，在巴拿马城和科隆之间。它是一个广阔的海湾，面积约有1,000平方英里。太平洋湾位于运河的南部，它是一个比较狭小的海湾，有时也被称为黑湾。此外，还有孔戈湾、阿马多尔湾和帕纳马湾等几个较小的海湾，它们都是巴拿马运河的周围地区的重要自然景观。