在的墨西哥湾，形成狭长形的湖泊。在侏罗纪中期的裂谷作用形成了加勒比海的深盆地。盆地的出现也代表大西洋的开始，并在侏罗纪末期使盘古大陆瓦解。在白垩纪时加勒比海的形状和现在相近。在古近纪初期因为，加勒比海和墨西哥湾分开，和大西洋之间则是由古巴和海地隔开。在全新世时加勒比海变动不大，直到新生代时因为海水水位上昇，加勒比海又开始和大西洋相连。
海洋特性.加勒比海水文特性的同质性高。以海面的月平均温度为例，各年的变化不超过3°C（25°-28°C）。在过去的五十年中，加勒比海经过三个不同的阶