Bảy mươi phần trăm Bắc Mỹ nằm trên nền cổ Laurentia [5], nền đá này được phô ra tại Khiên Canada, bao gồm phần lớn khu vực trung tâm và phía đông Canada quanh vịnh Hudson, và trải dài tới phía nam tại các tiểu bang Michigan, Wisconsin và Minnesota của Hoa Kỳ. Quá trình hình thành vỏ lục địa bắt đầu từ khoảng 4 tỷ năm trước, sáu vi lục địa va chạm và hình thành nền cổ vào khoảng 2 tỷ năm trước. Nền cổ này được mở rộng bởi quá trình kiến tạo mảng, nổi bật nhất là vào khoảng 1.65 tỷ cho tới 1.8 tỷ năm trước, khi một mảng lục địa trải từ Arizona tới Missouri hợp làm một với nền cổ ở phía tây và nam. Nền cổ bắt đầu nứt ra vào khoảng 1.1 tỷ năm trước, vết nứt này chạy từ Kansas tới hồ Superior, được chặn lại bởi sự kiến tạo núi Grenville ở phía đông. Nền cổ này được duy trì tương đối ổn định, với nhiều mẫu đá có niên đại vào khoảng 2.5 cho tới 4 tỷ năm trước, bao gồm cả mẫu đá được cho là lâu đời nhất thế giới, được tìm thấy tại vành đai Greenstone của Nuvvuagittuq tại ven bờ vịnh Hudson, có niên đại vào khoảng 4.38 tỷ năm trước [6][7], mặc dù phương pháp xác định niên đại vẫn còn gây tranh cãi [8]. Những chu kỳ lũ lụt gây ra bởi biển nội hải, gần đây nhất là đường biển Western Interior trong kỷ Phấn Trắng, đã tạo nên một lớp đá trầm tích trên bề mặt phần còn lại của nền cổ. Nền cổ Laurentia thường được xem là trung tâm của siêu lục địa Rodinia trong liên đại Nguyên Sinh [9], cũng như là một phần của những siêu lục địa Laurasia hay Pangaea sau này.

Khoảng 3 triệu năm trước, eo đất Panama được hình thành, tạo nên một cây cầu nối liền Bắc Mỹ và Nam Mỹ, cho phép động thực vật di chuyển giữa hai lục địa. Bắt đầu từ khoảng 2.58 triệu năm trước, kỷ băng hà Đệ Tứ khiến lục địa bị bao phủ bởi băng, tập trung tại phía tây vịnh Hudson. Băng tan tạo nên những hồ sông băng lớn như hồ Missoula, hồ muối Bonneville, hồ Lahontan, hồ Agasssiz và hồ Algonquin. Vết tích của nó vẫn có thể thấy được tại Đại Bồn địa và dọc theo rìa của Khiên Canada dưới dạng Hồ Muối Lớn, Ngũ Đại Hồ, và nhiều hồ lớn tại tây trung Canada. Thời kỳ băng hà cuối cùng đã khiến mực nước biển hạ thấp, làm lộ ra cầu đất liền Bering, giúp cho loài người di cư từ châu Á tới châu Mỹ vào khoảng 15,000 tới 40,000 năm trước [10].