thumb|Mapa płyt tektonicznych w regionie Karaibów Od Oceanu Atlantyckiego Morze Karaibskie oddzielone jest kilkoma łukami wyspowymi w różnym wieku. Najmłodszy z tych łuków rozciąga się od Małych Antyli po północno-wschodnią część Trynidadu i Tobago do wybrzeża Wenezueli. Powstał wskutek subdukcji płyty południowoamerykańskiej i karaibskiej. W tym procesie powstały tam wulkany, z których obecnie część jest aktywna lub uśpiona. Do drzemiących wulkanów można zaliczyć Montagne Pelée, The Quill na holenderskiej wyspie Sint Eustatius oraz wulkan Morne Trois Pitons na Dominice. Większe wyspy w północnej części morza, takie jak Kuba, Haiti, Jamajka i Portoryko leżą na starszym łuku wyspowym.
Wiek geologiczny Morza Karaibskiego nie jest do końca znany, ale szacuje się, że wynosi między 160 a 180 milionów lat, oraz że powstało ono na skutek szczeliny, która podzieliła superkontynent Pangea w erze mezozoicznej. We wczesnym karbonie, w efekcie zbliżenia się Gondwany do Laurosji zmniejszył się jego basen. Kolejny etap formacji morza miał miejsce w triasie, gdy potężny ryft przyczynił się do powstania wąskiego ubytku rozciągającego się od obecnej Nowej Fundlandii aż po zachodnie wybrzeże Zatoki Meksykańskiej, tworząc przy tym silikoklastyczne (krzemionkowe) skały osadowe.