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Der Ursprung des Great Barrier Reefs liegt rund 600.000 Jahre zurück.^[1] Es ist insgesamt betrachtet kein geschlossenes Riffsystem, sondern setzt sich aus einer Vielzahl verschiedener Typen von Einzelriffen mit unterschiedlicher Entstehungsgeschichte zusammen.

Der nördliche – von der Torres-Straße bis ungefähr Cooktown reichende – Abschnitt des Great Barrier Reef entstand erst, nachdem sich die Nordspitze Australiens im Zuge der Kontinentalverschiebungen vor etwa 15 Millionen Jahren in tropische Breitengrade vorschob.^[2][3] Erst die dort vorherrschenden Bedingungen und die höhere Wassertemperatur ermöglichten die Ansiedlung von riffbildenden Steinkorallen-Polypen auf dem nahe der Küste gelegenen Kontinentalsockel. Die Riffbildung durch die kalkabsondernden Steinkorallen war jedoch kein kontinuierlicher Prozess. Als Folge der Eiszeiten und des damit verbundenen Absinkens des Meeresspiegels trockneten die besiedelten Gebiete mehrfach aus und die lebenden Korallenpolypen starben ab. Zurück blieben jeweils Erhebungen durch Küstenkalksteine, die im Laufe der Zeit durch Sedimentation entstanden waren. Während der ebenso regelmäßig wiederkehrenden Überflutungen – verursacht durch die auf jede Eiszeit folgenden Eisschmelzen – siedelten sich die Korallen auf dem verbliebenen Sedimentgestein immer wieder erneut an und schufen weitere Kalkberge, die der Nachfolgegeneration jeweils als Fundament dienten.

Durch diese Prozesse entstand im Laufe der Zeit im nördlichen Teil des Riffs ein relativ zusammenhängendes Gebilde von Korallenriffen, das im Wesentlichen aus Riffen des Typs Barriere-Riff besteht. Durch die fortwährende Meeresboden-Absenkung bzw. den Meeresspiegelanstieg wächst diese Riffbarriere auf dem Kontinentalsockel seewärts. Zur Küstenseite ist das Riff durch eine breite und zwischen 50 und 100 Meter tiefe, mit kleineren Riffen und Korallenbänken durchzogene Lagune vom Festland getrennt. Auf der vom Festland abgewandten Seite – dem Outer Reef – fällt das Barriereriff, bzw. der Kontinentalabhang, an dem das Riff liegt, teilweise bis in 2000 Meter Tiefe zum Meeresboden hin steil ab.

Die mittleren und südlichen Teile des Riffs sind später entstanden. Die einzelnen Barriereriffe sind dort in wesentlich weniger kompakten Formationen angeordnet. In diesem Abschnitt des Riffs haben sich vermehrt Saum-Riffe (engl.: fringing reef) gebildet, die den Barriereriffen sehr ähnlich sind und sich ebenfalls überwiegend seewärts ausbreiten. Sie wachsen aber nicht am Rand des Kontinentalsockels, sondern in direkter Küstennähe und haben zum Festland hin meist nur eine wenige Meter tiefe Lagune, die durch Erosion entstanden ist.

Große Gebiete des Riffs gehörten früher zum Festland und wurden ebenfalls durch den steigenden Meereswasserspiegel überflutet. So sind auch die meisten zum Riff gehörenden Inseln die Spitzen versunkener Berge. Sie stammen von einem Küstengebirge, welches während der letzten Eiszeit vom Festland abgetrennt wurde. Sie bestehen im Gegensatz zu echten Koralleninseln aus festem Gestein und sind meist von einem schmalen Saumriff umgeben, welches unmittelbar an deren Ufer wächst.

Auf den ebenen Anhöhen der versunkenen Gebiete – die nun ebenfalls dem Kontinentalsockel zugerechnet werden – haben sich Plattform-Riffe (engl.: platform reef) unterschiedlicher Größe gebildet. Sie sind auf jenen Flächen entstanden, wo der Meeresboden so weit an den Meeresspiegel heranreichte, dass der Lichteinfall stark genug war, um eine Ansiedlung von Korallen zu ermöglichen. Einige Plattformriffe erreichen inzwischen einen Durchmesser von bis zu 15 Kilometern.

Die sichtbaren Teile der farbenprächtigen Korallenriffe stammen aus der letzten Kaltzeit, die etwa 10.000 Jahre zurückliegt. Von diesem Zeitpunkt an konnten sich die unterschiedlichen Korallenarten wieder auf den verbliebenen Kalksteinen ansiedeln und zum einzigartig vielfältigen Lebensraum unzähliger Tierarten und Pflanzen werden. Auch in der Zukunft wird das Riff sowohl sein Aussehen als auch seine Ausdehnung verändern.