يمكن تفسير تكوّن البحر الأبيض المتوسط من خلال نظرية الصفائح التكتونية، فقبل حوالي 250 مليون سنة كانت القارات تشكل كتلة أرضية واحدة تدعى بانجي. وكان بحر تيثس خليجًا ضخمًا تطور ليصبح البحر الأبيض المتوسط على الساحل الشرقي لبانجي. وخلال القرون انقسمت بانجي إلى قارات فبدأت بالزحف التدريجي نحو أماكنها الحالية. ودارت إفريقيا أثناء الزحف بعكس اتجاه عقارب الساعة، بينما دارت أوراسيا باتجاه عقارب الساعة. وقد فتحت حركة هذه القارات طريقًا مائيًا في أقصى الطرف الغربي للبحر موصلة إياه بالمحيط الأطلسي قبل حوالي 65 مليون سنة، وقد أغلق دوران هاتين القارتين الطرف الشرقي لبحر تيثس. وبذلك أخذ البحر الأبيض المتوسط شكله الحالي.

يعتقد بعض علماء الأرض أن البحر الأبيض المتوسط قد جف حوالي 12 مرة قبل حوالي 5,7 ـ 5,5 مليون سنة. وقد عملت خلال هذه الفترة حركة قارتي إفريقيا وأوروبا باستمرار على إغلاق وفتح مضيق جبل طارق.

وكل مرة أُغلق فيها كان البحر يأخذ بالجفاف بعد حوالي 1,000 سنة من التبخر، وكانت تتبقى فقط صحراء شاسعة تتناثر عليها بعض البحيرات المالحة. وعندما كان ينفتح المضيق كانت تتدفق المياه من المحيط الأطلسي مكونةً شلالاً مائيًا ضخمًا، ويحمل هذا الشلال من المياه حوالي 1,000 ضعف ما تحمله شلالات نياجارا في أمريكا الشمالية، وتعيد ملء البحر الأبيض المتوسط خلال حوالي 100 سنة. وفي عام 1970م وجد العلماء شواهد تؤيد النظرية الصحراوية. وفي ذلك العام حفر الجيولوجيون الذين كانوا على متن سفينة الأبحاث المسماة جلومار تشالنجر في قلب صخور أُخذت من قاع البحر الأبيض المتوسط. وقد احتوت هذه الصخور على معادن تدعى متبخرات (رواسب التبخر)، تشكلت بفعل تبخر المياه المالحة.


وفقا لتقرير نشرته مجلة نيتشر في عام 2009 يعتقد فيه العلماء أن البحر الأبيض المتوسط وقد امتلأ معظمه خلال فترة زمنية أقل من سنتين في فيضان كبير (فيضان حقبة زانكلن Zanclean في العصر البليوسيني) الذي وقع قبل حوالي 5.33 مليون سنة مضت، حيث تدفقت المياه اليه من المحيط الأطلسي عبر مضيق جبل طارق، وذلك يعادل معدل تدفق نهر الأمازون ثلاث مرات.[10]

شرق البحر الأبيض المتوسط
حدث تصادم في العصر الميوسيني الأوسط بين الصفيحة العربية والصفيحة الأوراسية أدت إلى فصل محيط تيثيس عن المحيط الهندي. أدت هذه العملية إلى إحداث تغييرات عميقة في أنماط الدوران المحيطي، التي حولت المناخ العالمي لأحوال جوية أكثر برودة. خضع القوس الهيليني التي تتكون الأراضي المغلقة فيه إلى انتشار واسع النطاق امتد خلال 20 مليون سنة ماضية بسبب عملية تراجع الصفيحة. وبالإضافة إلى ذلك، شهد القوس الهيليني مرحلة دوران سريع خلال العصر البليستوسيني عكس عقارب الساعة في الأجزاء الشرقية ومع اتجاه عقارب الساعة في الجزء الغربي.

وسط البحر الأبيض المتوسط
إن افتتاح الأحواض المحيطية الصغيرة وسط البحر الأبيض المتوسط سبب عمليتي انتقال الخندق وفتح القوس الخلفي وقد حدث هذا خلال اخر 30 مليون سنة مضت. تتصف هذه المرحلة بدوران كتلة كورسيكا-سردينيا بأتجاه عكس عقارب الساعة وأستمرت حتى حقبة لانيان(Langhian قبل 16 مليون سنة)، وتبعها عزل قشرة على طول الهامش في شمال أفريقيا. وفيما بعد، أدت ازاحة هذا التشوه الممتد في القشرة إلى توسع حوض تارنيان.



كابو دي سان انطونيو.
غرب البحر الأبيض المتوسط
منذ الحقبة الوسطى حتى الحقبة الثلاثية، وخلال التقارب بين أفريقيا وأيبريا تكونت أحزمة جبال بتيك-الريف. وتشتمل النماذج التكتونية لتطورها ما يلي: الحركة السريعة لصفيحة البران ومنطقة الاندساس والأنهيار ألشعاعي الممتد الناجم عن التوصيل الحراري من غطاء الطبقة الصخرية. وقد أدى تطور حوضي بتيك والريف إلى ظهور منفذين بحريين كانا مغلقين بتدرج في اواخر العصر الميوسيني عن طريق تفاعل عمليتي التكتونية والذبذبات الايوستاتية الجليدية.