Aralsjøen utgjør sammen med Svartehavet og Det kaspiske hav restene av det store innlandshavet Paratethys, som oppsto under oligocen, da rekken av fjellkjeder fra Alpene i vest til Hindu Kush i øst ble dannet, og skilte det fra urhavet Tethys i sør. Paratethys, som i senere perioder også kalles og , varierte sterkt i utstrekning. I perioder eksisterte det også forbindelser til de omkringliggende havene. Selve Aralbekkenet oppsto gjennom tektoniske bevegelser mellom 3 – 5 millioner år siden, i tidsalderen pliocen. På grunn av fjellkjedene som var dannet i sør var klimaet i regionen blitt tørrere og det store innlandshavet ble etterhvert redusert til enkeltstående innsjøer, det som i dag er Svartehavet, Det kaspiske hav og Aralsjøen.