La historia geológica del terreno actual de la penísula de Yucatán es completamente oscura respecto de los tiempos no recientes. Así, no sabemos si en el Cretáceo una parte de Yucatán estuvo o no unida a Cuba.

La Península de Yucatán es una llanura de caliza que está en el "North American Plate" al norte de la "Cayman Trough", la cual separar el "North American Plate" de la "Caribbean Plate". La península no tiene actividad tectónica pero el sur de la "Cayman Trough" es una zona de temblores y volcánes.

La península de caliza se llama karst topography. La caliza se disuelve cuando el agua está ácida. No hay ríos excepto a lo largo del límite sur de la península porque el agua corre en canales y cavernas debajo de la tierra. Cuando el techo de una caverna sufre un colapso, un cenote está formado. Estos cenotes fueron la fuente principal de agua en tiempos antes de la colonia.

La historia geológica comprobada comienza con los movimientos orogténicos, seguramente del Suboligoceno, con lo que se formtó la base tecttónica actual.Tal ves el caballete de la Sierra Maya, tuvo entonces una extensitón similar a la actual. Los movimientos del Oligoceno no pudieron vencer este bloque de granito del Paleoztóico; consecuentemente los sedimentos crettáceos y eocténicos se extendieron en una serie de anticlinales y sinclinales. Debido a esto, las líneas tectónicas de Yucatán se orientaron con direccitón al noreste, con múltiples derrumbes escalonados en sentido descendente hacia el este, por lo menos en la mitad oriental de la regitón.

La Península de Yucatán es casi plana y tiene una elevación baja, generalmente debajo de los 150 metros. La colinas de Puuc (#1 en el mapa) suben a una altura de 250 metros y se extenden de Maxcanú a Tzucacab a lo largo del límite suroeste del estado de Yucatán. Una región de la elevación alta (#2) se extende al sur a lo largo del límite del estado de Campeche, y sube a una altura de 300 metros cerca Calakmul. En el sur de Belice las montañas Mayas (#3) se extenden en el Petén de Guatemala del este. Las tierras altas de Guatemala (#4) y Chiapas (#5) están afuera de la Península Yucatán.