A história da formação do pré-sal está relacionada à separação dos continentes sul-americano e africano, ocorrida há mais de 100 milhões de anos, quando se formou uma grande rachadura, chamada de rift, cuja direção era praticamente paralela ao litoral brasileiro atual. O rift na área do pré-sal foi inicialmente preenchido por rochas sedimentares arenosas, argilosas e rochas ígneas vulcânicas.
Com o passar do tempo, essa rachadura aumentou em largura e, com isso, formaram-se imensos lagos, nos quais as rochas arenosas e argilosas foram sendo substituídas por rochas carbonáticas.O fim da deposição das rochas carbonáticas está associado ao inicio da deposição do sal,proveniente da água que preenchia o espaço formado com a separação.As futuras reservas petrolíferas datam de um período compreendido entre 90 milhões e 20 milhões de anos atrás por diversos eventos da natureza:terremotos, os quais, por sua vez,provocaram desmoronamentos submarinos, grandes cheias de rios e tempestades que varreram os oceanos.
A cada ocorrência, enormes fluxos de sedimentos eram depositados nas águas profundas daquelas bacias. Eram as chamadas correntes de turbidez que depositavam no solo grandes quantidades de sedimentos, lama areia e cascalho. Milhões de anos depois, sob o peso de mais sedimentos que superpunham a areia e o cascalho compactaram-se. Com a ajuda de outros minerais, os grãos desses sedimentos ligaram-se, transformando-se em rochas conhecidas hoje como arenitos e conglomerados. Assim se constituíram as formações turbidíticas, rochas porosas, as quais se tornariam ótimos reservatórios de petróleo.
