El mar Mediterrani va començar a formar-se fa 180 millons d'anys, allà on hi havia un golf obert entre Euràsia i Àfrica, l'anomenat mar de Tethysque va aparèixer quan es van separar les plaques tectòniques respectives.
El tancament de la conca es va produir arran de la col·lisió posterior de la placa euroasiàtica i la placa africana. Fa 40 milions d'anys s'acostava ja a la forma actual i mantenia comunicació amb el mar Atlàntic i amb l'Índic. Aquesta darrera comunicació es va tancar fa uns 15 milions d'anys.
Fa prop de sis milions d'anys, quan es van acostar les plaques a la zona de Giblaltar, es va tancar la comunicació amb l'Atlàntic. Aquest fet va motivar la formació d'un mar cada cop més salí, a conseqüència de l'evaporació, i en va `provocar la dessecació gairebé completa. En aquesta fase se suposa que van desaparèixer una gran quantitat d'elements de la flora i la fauna d'aquest mar. A finals de miocè tornà a irrompre-hi aigua atlàntica i la conca es va omplir.
