I kambrium perioden hadde Gondwana mildt klima. Vest-Antarktika lå delvis på den nordlige halvkule, og det ble dannet sandstein, kalkstein og skifer. Øst-Antarktika lå ved ekvator, der havbunnsorganismer som virvelløse dyr og trilobitter krydde i de tropiske hav. Ved overgangen til devon perioden (416 mill. år siden) lå Gondwana i mer sørlige breddegrader og klimaet var kjøligere, selv om fossiler av landplanter er kjent fra denne tiden. sand og silt ble avsatt på det som i dag heter Ellsworth, Horlick og Pensacolafjellene. Istid begynte ved slutten av devon perioden (360 mill. år siden) da Gondwana la seg ved Sørpolen og klimaet ble kjøligere, selv om floraen vedvarte. I perm-perioden ble vegetasjonen dominert av bregne-lignende planter som , som vokste i sumper. Over tid dannet disse sumpene kull i Transantarktiske fjellkjede. Mot slutten av perm-perioden førte et stadig varmere klima til et tørt, varmt klima over store deler av Gondwana. I tidlig Jura (ca. 183 millioner år siden) startet riftingen mellom Dronning Maud Land i Øst-Antarktis og Sørøst-Afrika . Dette resulterte i utbrudd av store mengder basalt som dekket store deler av vestlige Dronning Maud Land.