Bản đồ Thái Bình Dương lần đầu được vẽ ra bởi Abraham Ortelius; ông đã gọi nó là Maris Pacifici dựa theo mô tả của Ferdinand Magellan rằng đó là một vùng biển yên bình và tĩnh lặng hơn nhiều so với Đại Tây Dương.[52]

Đường andesit là ranh giới phân biệt khu vực quan trọng nhất ở Thái Bình Dương, nó phân tách phần đá magma mafic sâu hơn của vùng Trung tâm Thái Bình Dương với các khu vực đá magma felsic thuộc các lục địa chìm một phần.[53] Đường này chạy dọc theo bờ Tây quần đảo ngoài khơi California, đi qua phía nam vòng cung Aleutian, dọc theo bờ đông bán đảo Kamchatka, quần đảo Kuril, Nhật Bản, quần đảo Mariana, quần đảo Solomon, và đảo Bắc của New Zealand.[54][55] Ranh giới phân tách tiếp tục chạy theo bờ Tây dãy Andes, Nam Mỹ tới Mexico, cuối cùng quay lại quần đảo ngoài khơi California. Các nước Indonesia, Philippines, Nhật Bản, New Guinea, và New Zealand nằm phía ngoài đường andesit.

Nằm trong vòng lặp kín của đường andesit là rất nhiều rãnh sâu, núi lửa chìm, và các đảo núi lửa – nét đặc trưng của vùng Thái Bình Dương. Tại đây dung nham bazan chảy chậm ra phía ngoài những khe nứt, hình thành nên những núi lửa hình vòm. Phần đỉnh bị bào mòn của những núi lửa này tạo ra các chuỗi, vòng cung, cụm đảo. Ở phía ngoài đường andesit, vành đai lửa Thái Bình Dương là khu vực chứng kiến núi lửa hoạt động nhiều nhất trên Trái Đất.[32] Tên gọi vành đai lửa để chỉ hàng trăm núi lửa còn hoạt động tọa lạc phía trên các đới hút chìm khác nhau.

Thái Bình Dương là đại dương duy nhất được bao quanh gần như toàn bộ bởi các đới hút chìm. Chỉ có vùng bờ biển Nam Cực và Australia là không có đới hút chìm ở gần đó.

Thái Bình Dương hình thành vào 750 triệu năm trước tại thời điểm siêu lục địa Rodinia phân tách mặc dù nó nhìn chung được gọi là đại dương Panthalassa (Toàn Đại Dương) cho tới khi siêu lục địa Pangea phân tách vào khoảng 200 triệu năm trước.[56] Đáy Thái Bình Dương cổ xưa nhất chỉ khoảng 180 triệu năm tuổi, và lớp vỏ cổ hơn nay đã nằm ở phía dưới.[57]

Trong lòng Thái Bình Dương tồn tại một vài chuỗi núi ngầm dài hình thành ở những điểm nóng núi lửa hoạt động. Có thể kể ra như chuỗi Hawai–Emperor và Louisville.