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대서양은 다른 해양들에 비해 그 생성연대가 가장 짧다. 대륙이동설에 의하면 한때 지구내부에 있는 액체상태 맨틀 위에 떠 있던 거대한 원시대륙 '판게아'가 약 1억 5,000만 년 전인 중생대 말기에 갈라지기 시작해 동·서 양안의 대륙을 분리시키고 그 사이가 대서양분지가 되었다. 지도에서 볼 수 있듯이 북아메리카와 유럽의 해안선 윤곽이, 그리고 남아메리카와 아프리카 대륙의 해안선 윤곽이 거의 들어맞는 것처럼 보인다(→ 판구조론). 만약 대륙붕의 가장자리를 맞춘다면 거의 완벽하게 들어맞는다.

대서양 양안의 지질학적·고생물학적 유사성이 대륙이동설을 뒷받침하고 있고 대서양의 진화를 설명하는 데 도움을 준다. 아마도 이 생성이론을 입증하는 가장 결정적인 증거는 중앙해령의 존재에서 찾을 수 있다(→ 대서양 중앙해령). 사실 이 해저산맥은 산지·화산·단층대지로 이루어진 길다란 열하지대이다. 해령 양편의 지각물질은 계속 이어지는 대지의 물질에 비해 훨씬 최근의 것으로, 이는 지구의 맨틀에서 해령의 상부로 물질이 솟아오르고 있음을 의미한다. 신생암석은 주로 반려암·현무암·사문암으로 이루어져 있다.

대양저와 대륙이 해령에서 멀어짐에 따라 대서양 분지는 1년에 약 1~10cm가량 확장되고 있다. 이러한 해저확장이 태평양에서는 보다 빠른 속도로 진행되고 있으나 대서양에서는 속도가 느리기 때문에 용암의 집적으로 인해 해령의 측벽 경사가 매우 급하다. 대서양 중앙해령의 지세와 지질은 오늘날 과학적 연구의 대상이지만 그 조사연구가 최근에서야 활발하게 된 것은 일반적으로 대륙이동설과 해저확장설이 1960년대부터 받아들여지기 시작했기 때문이다.