Uluru a commencé à se former il y a plus de 550 millions d'années lorsque le sable, érodé des chaînes Peterman, s'est formé en d'épais dépôts. Quelque 50 millions d'années plus tard, ces dépôts ont été comprimés en grès par le poids d'une mer qui a fini par disparaître. En l'espace de 100 millions d'années, des événements géologiques ont fait basculer le grès de près de 90 degrés, ce qui a donné Uluru.
En raison de la façon dont elle s'est formée, la structure visible d'Uluru n'est en réalité que la pointe d'une énorme dalle de grès. Il est théorisé que l'ensemble de la formation continue sur 3 à 4 miles sous la surface de la terre. Les couches de grès semblent être presque verticales en raison du soulèvement qui a déplacé la roche. Au cours des millions d'années qui se sont écoulées depuis sa formation, la roche s'est continuellement altérée, formant des crêtes et des côtes.
