เกรตแบร์ริเออร์รีฟแสดงลักษณะเป็นแนวคล้ายทิวเขายาวอย่างชัดเจนทางภาคตะวันออกของประเทศออสเตรเลียและรวมเกาะขนาดเล็กที่ชื่อ เมอร์เรย์ (Murray Island) ด้วย ประเทศออสเตรเลียเริ่มมีการเคลื่อนตัวขึ้นไปทางด้านทิศเหนือตั้งแต่มหายุคซีโนโซอิก (Cenozoic) ในอัตรา 7 เซนติเมตรต่อปี ทางภาคตะวันออกของประเทศออสเตรเลียนั้นเคยเกิดการยกตัวขึ้นในช่วงที่มีปรากฏการณ์ธรณีแปรสัณฐาน (Tectonic uplift) ซึ่งทำให้เกิดการเลื่อนตัวของสันปันน้ำ (Drainage divide) ในรัฐควีนส์แลนด์ เข้าไปในแผ่นดิน 400 กิโลเมตรและในระหว่างช่วงเวลานี้ ได้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟใจกลางของรัฐควีนส์แลนด์ ทำให้บางส่วนของหินแกรนิตที่โผล่ให้เราเห็นนั้น ปัจจุบันได้กลายเป็นเกาะสูงหลายแห่ง หลังจากที่มีการก่อตัวขึ้นของแอ่งสะสมพวกปะการังทะเล แนวหินปะการังก็ได้เริ่มเจริญขึ้นในแอ่งนี้ จนเมื่อ 25 ล้านปีก่อนทางตอนเหนือของรัฐควีนส์แลนด์ น้ำมีอุณหภูมิที่เย็นเกินไปไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของหินปะการัง ดังนั้นประวัติการพัฒนาการของเกรตแบร์ริเออร์รีฟจึงมีความซับซ้อน แต่หลังจากที่รัฐควีนส์แลนด์เคลื่อนตัวเข้าไปอยู่ในเขตร้อนชื้น การพัฒนาของเกรตแบร์ริเออร์รีฟก็ได้รับอิทธิพลจากการเจริญของแนวหินปะการัง จนมาถึงภาวะตกต่ำที่สุดของการเจริญเติบโตเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเล ณ ตอนนี้แนวหินปะการังนี้สามารถเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางได้ประมาณ 1 ถึง 3 เซนติเมตรต่อปี และเจริญเติบโตในแนวตั้งตรงได้ประมาณ 1 ถึง 25 เซนติเมตรต่อปี แต่อย่างไรก็ตามแนวหินปะการังก็สามารถเติบโตได้ในความลึกประมาณ 150 เมตร เนื่องจากหินปะการังนั้นต้องการแสงอาทิตย์และไม่สามารถเจริญเติบโตเหนือระดับน้ำทะเลได้

เมื่อส่วนขอบของรัฐควีนส์แลนด์เคลื่อนเข้าสู่เขตร้อนชื้นแล้ว น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น หินปะการังเจริญเติบโตแต่ระบบการสะสมตัวของตะกอนมีการถูกกัดเซาะอย่างรวดเร็วตามแนวภูเขาหรือที่สูง ๆ ทำให้เกิดดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ (river delta), อูอูซ (oozes), เทอบิไดซ์ (Turbidites) ซึ่งเป็นสภาวะที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของหินปะการัง และเมื่อ 10 ล้านปีก่อน ระดับน้ำทะเลลดลงอย่างฉับพลัน ทำให้สามารถมีการสะสมตัวของตะกอนด้วย บริเวณที่แนวหินปะการังขึ้น อาจสร้างจากพวกตะกอนที่ตกสะสมนี้เอง จนขอบเขตของแนวหินปะการังขยายออกไปไกล จนพวกตะกอนแขวนลอยนั้นไปตกสะสมตัวไม่ถึงจึงทำให้พวกหินปะการังหยุดการขยายตัวออกไปนั่นเอง นอกจากนี้เมื่อประมาณ 400,000 ปีก่อนมีช่วงระยะเวลาที่น้ำแข็งที่ปกคลุมโลกอยู่ละลายเพราะอากาศอุ่นขึ้นและทำให้ระดับน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้นตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปประมาณ 4 องศาเซลเซียส

การเกิดของแผ่นดินที่เป็นฐานของแนวหินปะการัง เป็นที่ราบชายฝั่ง (Coastal plain) ก่อกำเนิดจากการกัดเซาะพวกตะกอนของแนวเทือกเขา (Great Dividing Range) กับพวกเนินเขาขนาดใหญ่ ศูนย์วิจัยแนวหินปะการังได้พบหินปะการังที่คล้ายโครงกระดูกซึ่งหาอายุได้ประมาณ 500,000 ปี เจ้าหน้าที่ของศูนย์เกรตแบร์ริเออร์รีฟมารีน (Great Barrier Reef Marine Park) คิดว่าหลักฐานที่สมบูรณ์ที่สุดชิ้นล่าใหม่นี้เป็นโครงสร้างของแนวหินปะการังซึ่งมีอายุประมาณ 600,000 ปี และปัจจุบันเชื่อว่าแนวหินปะการังที่ยังมีชีวิตอยู่เริ่มเกิดและเจริญเติบโตเมื่อประมาณ 20,000 ปีก่อน

เมื่อ 20,000 – 6,000 ปีก่อน ระดับน้ำทะเลขึ้นทำให้หินปะการังสามารถเจริญเติบโตในที่สูงกว่าเดิมได้ เช่น เนินเขาบนที่ราบใกล้ชายฝั่ง เนื่องจากเมื่อประมาณ 13,000 ปีก่อนระดับน้ำทะเลอยู่ที่ 60 เมตรเท่านั้น ซึ่งต่ำกว่าระดับน้ำทะเลในปัจจุบัน และเป็นเพราะเหตุการณ์ในอดีตทำให้แนวหินปะการังแห่งนี้เจริญเติบโตจนมีขนาดใหญ่มหาศาล เราจึงเรียกสิ่งมหัศจรรย์นี้ว่าเกรตแบร์ริเออร์รีฟ (Great Barrier Reef) [2]