Australia er en del av det gamle kontinentet Gondwanaland som sprakk opp i jura. I kritt ble Australia skilt fra Antarktis og New Zealand, og beveger seg fremdeles nord- og østover. Storparten av landmassen er et gammelt prekambrisk skjold med mange viktige malmforekomster (jern, uran, bly, sink, kobber o.a.). Skjoldet er delvis dekket av et tynt lag yngre sedimenter som øker i tykkelse mot kysten. Langs østsiden av kontinentet er det yngre foldekjeder, dannet samtidig med de kaledonske og hercynske fjellkjeder ellers på Jorden. I slutten av karbon og i perm var det flere store istider i Australia, og i lag fra perioder med varmere klima mellom og etter istidene finner man de store kullforekomstene i New South Wales. I øst og sørøst har man også vulkanske bergarter, og det er her man finner de høyeste fjellene i Australia.