.

Rạn san hô là một đặc điểm khác biệt so với Dãy núi Great Dividing. Nó phát triển từ Eo biển Torres (giữa Bramble Cay và bờ biển phía nam Papua New Guinea) ở phía bắc cho đến một lối đi không tên giữa Đảo Lady Elliot (đảo cực nam của rạn san hô) và Đảo Fraser ở phía nam. Đảo Lady Elliot nằm cách 1.915 km (1.190 mi) về phía đông nam Bramble Cay theo đường chim bay.[18]

Lý thuyết về Kiến tạo mảng đã chỉ ra rằng, Úc đã dịch chuyển về phía bắc với tốc độ 7 cm (2,8 in) mỗi năm, bắt đầu vào Đại Tân sinh.[19] Đông Úc đã trải qua thời kỳ kiến tạo nâng lên, dịch chuyển đường phân thủy ở Queensland 400 km (250 mi) vào trong đất liền. Cũng trong thời gian này, Queensland đã trải qua các vụ phun trào núi lửa tạo thành những dòng chảy bazan. Một số trong đó tạo thành các đảo núi lửa. Sau khi biển San Hô hình thành, các rạn san hô bắt đầu phát triển trong khu vực này nhưng đến khoảng 25 triệu năm trước, phía bắc Queensland vẫn ở vùng nước ôn đới phía nam của vùng nhiệt đới, quá mát mẻ để hỗ trợ sự phát triển của san hô. Lịch sử phát triển của Great Barrier rất phức tạp. Sau khi Queensland trôi dạt vào vùng biển nhiệt đới, nó bị ảnh hưởng phần lớn bởi sự phát triển và suy giảm của rạn san hô khi mực nước biển thay đổi.

Các rạn san hô có thể tăng đường kính từ 1 đến 3 xentimét (0,39 đến 1,18 in) mỗi năm và phát triển theo chiều dọc từ 1 đến 25 cm (0,39 đến 9,84 in) mỗi năm. Tuy nhiên, chúng chỉ phát triển ở độ sâu trên 150 mét (490 ft) do nhu cầu ánh sáng mặt trời và không thể phát triển trên mực nước biển.[20] Khi Queensland trôi dạt đến vùng biển nhiệt đới cách đây 24 triệu năm trước, một số loài san hô đã phát triển. Nhưng rồi sa lắng trầm tích nhanh chóng phát triển cùng với sự xói mòn của Great Dividing tạo ra những đồng bằng châu thổ, đá trầm tích và trầm tích mặt biển, những điều kiện không phù hợp cho sự phát triển của san hô. Khoảng 10 triệu năm trước, mực nước biển hạ xuống đáng kể càng cho phép sa lắng. 400.000 năm trước đây, vào thời kỳ gian băng với mực nước biển dâng cao và nhiệt độ nước biển tăng thêm 4 °C (7 °F).

Vùng đất hình thành nên mặt nền cho rạn san hô Great Barrier hiện nay là một đồng bằng ven biển được hình thành từ các trầm tích bị xói mòn của dãy núi Great Dividing một số ngọn đồi lớn (hầu hết là tàn tích của các rạn san hô cổ[21] hoặc số ít núi lửa.

Từ 20.000 cho đến 6.000 năm trước, mực nước biển tăng đều đặn. Khi mực nước biển tăng, các san hô có thể mọc cao hơn trên những ngọn đồi của miền đồng bằng ven biển. Khoảng 13.000 năm trước, mực nước biển thấp hơn ngày nay khoảng 60m, và các san hô đã bắt đầu mọc quanh các ngọn đồi của miền đồng bằng ven biển - sau đó là các hòn đảo lục địa. Khi mực nước biển tăng cao hơn, hầu hết các hòn đảo lục địa bị nhấn chìm. Các san hô lớn nhanh quá các ngọn đồi để hình thành ra các đảo san hô (cays) và đá ngầm san hô. Mực nước biển trên rạn san hô Great Barrier đã không tăng đáng kể trong 6.000 năm qua.[21] Các kết quả nghiên cứu do trung tâm nghiên cứu đá ngầm Úc tài trợ đã dự đoán tuổi của cấu trúc đá ngầm san hô hiện tại vào khoảng 6.000-8.000 năm.

Ở vùng phía bắc của rạn san hô Great Barrier, các đá ngầm dải và đá ngầm châu thổ đã hình thành tại đây - những cấu trúc đá ngầm này không được tìm thấy trong toàn bộ phần còn lại của hệ thống rạn san hô Great Barrier. San hô lâu đời nhất là một loài san hô của Porites, có tên gọi là san hô tảng lăn, chỉ khoảng 1.000 năm tuổi (nó mọc dài khoảng 1 cm/1năm).

Phần còn lại của một rạn san hô cổ đại tương tự với rạn san hô Great Barrier có thể được tìm thấy ở vùng Kimberley (nằm ở bắc Tây Úc).[22] Khu vực di sản thế giới rạn san hô Great Barrier được chia thành 70 khu sinh học,[23] trong đó có 30 khu vực sinh học rạn san hô.[24][25] Ở phía bắc của Great Barrier là các dải hẹp san hô và trầm tích san hô, và chúng không được thấy trong phần còn lại của rạn san hô. Không có bất kỳ đảo san hô vòng nào ở Great Barrier và các rạn san hô bên bờ biển đại lục là rất hiếm. Rạn san hô viền bờ phân bố rộng rãi nhưng phổ biến nhất ở phía nam, liền với các đảo cao như là Quần đảo Whitsunday. Khu vực này cũng là nơi tìm thấy các đầm phá san hô, kéo dài xa hơn về phía bắc đến Vịnh Công chúa Charlotte. Các rạn san hô hình lưỡi liềm là phổ biến nhất nằm ở khu vực trung tâm Great Barrier, ví dụ như là khu vực xung quanh đảo Lizard, và chúng cũng được thấy xa hơn về phía bắc của Công viên biển Rạn san hô Great Barrier và rạn san hô Swain (từ 20-22 độ Nam). Rạn san hô phẳng được tìm thấy ở phía bắc và nam, gần Bán đảo Cape York, vịnh Công chúa Charlotte và thành phố Cairns. Hầu hết các hòn đảo trong rạn san hô Great Barrier được tìm thấy trên các rạn san hô phẳng này. Lỗ Wonky có thể tác động cục bộ trong rạn san hô, cung cấp nguồn nước ngọt, đôi khi giàu chất dinh dưỡng là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng.[26][27]