海南岛形成于6500万年前的白垩纪晚期。
1.根据地质学家的研究，海南岛是在白垩纪晚期，由蛇纹岩上升形成的。
2.随后，随着板块运动，地壳板块向着华夏板块靠近并逐渐碰撞，形成了海南岛。
因此，从地质学的角度来看，海南岛的形成是由地壳板块的运动、爆发而成的。
海南岛的形成与演化，最早可追溯到距今约18亿年的中元古代长城纪早期。先后经历晋宁运动和加里东运动，区域地壳发生变质作用和混合岩化及褶皱变形，伴有酸性岩浆侵入活动，形成海南岛最古老的结晶基底，并作为中国大陆向南海延伸的大陆架之一部分，处于茫茫大海之中，接受海相泥沙质沉积。
中生代中晚期（距今约 2—0.65亿年）， 先后经历海西运动、印支运动和燕山运动，区域上地幔隆起，南海扩张，与大陆块体发生碰撞，大陆架地壳发生强烈的褶皱变形，伴有强烈的岩浆活动和大规模区域变质作用，使海南地块自海底隆起为原始海南岛（现今海南岛中部山区及其南北零星分布的山岭），结束海相沉积历史，进入大陆边缘活动带发展的新阶段。
新生代第三纪时期（距今约6500-260万年）,经历喜马拉雅运动，原始海南岛与大陆之间的大陆架发生一系列北东向和近东西向破裂和断陷，形成北部湾盆地和雷琼裂谷，后海水侵入，形成北部湾和古雷琼海峡。新生代第四纪时期（距今约260万年以来）,雷琼海峡内火山活动增强，大量熔岩自海峡内南,北两侧的北东东和北西向断裂喷出,逐渐露出海面造陆形成雷琼火山台地，成为连接海南与大陆的“大陆桥”。
在距今约70万年前，发生了一场 “惊天动地” 的大事件，一块巨大的 “天外来石”飞落海南岛中部，在山区砸出一个巨大的环形坑，也就是现在的“白沙陨石坑”。在距今约1万年的全新世冰盛期，海平面比现今低40余米， 一些大型哺乳类动物如大象、熊、老虎等正是在此期间经“大陆桥”来到海南岛，而三亚“落笔洞人”则可能是为追猎动物，或是为找寻温暖之地从华南来到了海南岛。当时海南岛北部地区（琼北）的海口马鞍岭——雷虎岭火山群仍有火山喷发，猎人们没有停留，只是拾取了一些尖锐的玄武岩石块作为打猎工具，继续向南，直至海南岛最南端的三亚才停留下来。
冰盛期后，随著全球大陆冰川消融，海平面迅速上升，海水从雷琼火山台地的低处穿过，并逐渐加深和拓宽，形成琼州海峡，成为南海与北部湾的潮流通道，海南岛与大陆由此隔海相望。在距今约5000年前后， 大概有 5个部落的黎族先人先后经雷州半岛再渡过琼州海峡来到海南岛。因琼北地区火山仍有零星的喷发，或火山喷发刚停息不久，四处不时有热泉喷出，或因热带风暴频繁，黎族先人并未在琼北地区和沿海地带停留，而是选择在较安全的中部和南部山区居住。
在距今3000年前后，第一批来自广西的壮族人渡过北部湾或经雷州半岛渡过琼州海峡来到海南岛。此时琼北地区火山喷发停息已久，一部分火山台地已风化成肥沃的土壤，于是他们就在火山区居住下来，其中以居住在临高地区的人最多而被称为“临高人”。
随着海平面的不断上升，海浪长年累月地冲蚀海岸，并将海底沙粒涌向海岸，形成沿海大大小小的海湾和海滩，南渡江、昌化江、万泉河等河流则不断将砂砾携带入大海，并在入海口形成三角洲和滩涂。自距今约2000年的西汉以来，才开始有大批汉人（先军后民）陆续登上海南岛，并主要居住在沿海滩涂地区。
距今最近的一次显著地质构造运动， 是发生在1605年的琼州7.5级地震（在海口东寨港），断裂带垂直错动达数米，最大接近10米，从而使北部沿海地区数十个村庄陷落于大海之中，成为世界罕见、我国唯一的陆陷沉海地震遗址。
海南岛，是浩瀚南海上一颗冉冉升起的璀璨明珠，其上刻画了数亿年来地球各种构造运动痕迹，以及外部星球来客的信息，堪称认识地球的窗口，感受自然之温床。
