贝壳堤是由海生贝壳及其碎片和细砂、粉砂、泥炭、淤泥质粘土薄层组成的，与海岸大致平行或交角很小的堤状地貌堆积体。形成于高潮线附近，为古海岸在地貌上的可靠标志。天津陆地堆积平原中自陆向海排列有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四道贝壳堤，与现代海岸线大体平行呈垄岗状不连续分布，代表了四个时期海岸的位置。

距今1万至5000年发生的海侵，天津平原大部份被淹。以后海面回降，河流冲积，逐渐成陆。贝壳堤就是这一历史过程留下的遗迹，为天津海岸带颇具特色的海岸地貌类型，也是渤海湾古海岸的遗迹，反映自陆向海方向的岸线变迁。堤上贝壳种类丰富，多为潮间带或浅海泥沙海底软体动物的现生种属。堤高0.5～5米，宽几十至几百米，长数十米、上百米或延伸百余公里。其横剖面顶部上凸，两翼减薄到尖灭。

第Ⅰ道贝壳堤分布于冲积平原西南部，大港区沈青庄至黄骅县苗庄一线，距现代海岸22～27公里，贝壳种属反映的环境为滨海河口内湾软泥滩沉积，是距今5200～4000年的古海岸线。

第Ⅱ道贝壳堤分布于冲积海积平原西部，张贵庄至巨葛庄一线，呈南北走向或北西至南东走向断续垄岗状展布，贝壳种属反映泻湖一滨海生态环境，为距今3800～3000年前的古海岸线。堤上发现有西周和战国文物。

第Ⅲ道贝壳堤分布于冲积海积平原东部，军粮城至马棚口一线。距现代海岸0～20公里，规模宏大，连续性好，以贝壳及其碎片为主，反映泻湖海河口生态环境，距今2500～1100年形成。堤上发现战国、汉唐文物，即东汉初年至唐代之间的古海岸线。

第Ⅳ道贝壳堤靠近现海岸，分布于海积平原东部特大高潮线附近，走向大体与现代海岸一致，在岐口与第Ⅲ道贝壳堤汇合。以贝壳及其碎片为主，贝壳种属反映潮间带环境，距今700～500年形成，明末清初堤上已有人居住。

1984年12月天津市人民政府批准建立贝壳堤自然保护区。