Geologisch wird der fünfte Kontinent als sehr alt betrachtet. Nach den heute herrschenden Ansichten waren vor etwa 200 Mill. Jahren alle Kontinente miteinander in einer einzigen Landmasse verbunden. Vor etwa 180 Mill. Jahren spaltete sich diese am Äquator in zwei Superkontinente. Der Südliche umfasste Südamerika, Afrika, Indien, Australien und die Antarktis. Später brachten die beiden Superkontinente unter dem Zug der in der Erdkruste wirkenden Kräfte auseinander, und vor etwa 45 Mill. Jahren trennte sich Australien von der Antarktis.
Obwohl die australische Landmasse als verhältnismäßig stabil gilt, haben sich doch viele bedeutende Änderungen ereignet. Zeitweise war das jetzt trockene Herz des Kontinents voll von Seen. Vulkane und Erdbeben zerrissen das Land. Die Küstenlinie veränderte sich dauernd. Vor nur 2-3 Mill. Jahren hob sich die gesamte östliche Seite des Kontinents.


Als die ersten Ureinwohner vor etwa 60 000 Jahren eintrafen, waren die Wüstengebiete, die sich jetzt über das Herz des Kontinents erstrecken, noch fruchtbar, und die Vegetation war entsprechend üppig. Vor etwa 20 000 Jahren begann sich das Klima zu ändern: Die Dürre setzte ein.


Zu verschiedenen Zeiten war das australische Festland durch Landbrücken mit Tasmania und Neuguinea verbunden. Als aber vor etwa 8000 bis 12 000 Jahren die letzte Eiszeit zu Ende ging, überschwemmte der steigende Meeresspiegel zahllose küstennahe Täler, die so zu tiefen Meeresbuchten wurden. Vulkane waren in verschiedenen Gegenden des Festlandes noch vor wenigen tausend Jahren aktiv. Erdbeben ereignen sich gelegentlich noch heute, aber sie sind im Allgemeinen schwach und richten nur sehr geringen Schaden an.
Dreiviertel des Kontinents hat Plateau-Charakter mit Erhebungen zwischen 300 und 1500 m. Nur ein Zwanzigstel des Kontinents liegt mehr als 600 m über dem Meeresspiegel. Wenn man den Kontinent von Osten nach Westen betrachtet, so trifft man zuerst auf einen etwa 3000 km langen, schmalen Küstenstreifen, der durch das durchschnittlich 1000 m hohe Randgebirge Great Dividing Range abgeschlossen wird. Dieses erstreckt sich vom äußersten Norden bis an die Südküste Ostaustraliens. Westlich des Randgebirges fällt das Land allmählich ab.