3亿年以前这里曾是一片汪洋大海，2亿八千五百万年之后一直处于陆地状态。直到五千万年以前的第三纪早期，此处仍处于干燥炎热的大陆气候环境中。到2500万年开始北部湾地区才大规模沉降，形成浅海陆棚，到300万年北部湾北部海水又渐渐退去，一直到90万年之间，这里又成为陆地，呈现风化剥蚀状态。气候仍然温暖潮湿间或出现干旱。90万年之后的中更新世早期，这里又一次处于海平面之下，直到23万后的晚更新世后期才完全上升露出海面，呈现出现今的样子。在250万年之后到7000年之间这里发生了至少四期数以百次的基性火山喷发，形成了现在岛上地层主体。这里多次发生海洋风暴以及地震及引发的海啸， 加上平时海水与海岸的相互作用， 形成了现今的丰富多彩的涠洲洲岛地貌。