Uluru ha iniziato a formarsi oltre 550 milioni di anni fa quando la sabbia, erodendo dai Peterman Ranges, si accumulava in grossi depositi. Circa 50 milioni di anni dopo, questi depositi furono compressi in arenaria dal peso di un mare che alla fine scomparve. Entro altri 100 milioni di anni, gli eventi geologici hanno causato l'inclinazione dell'arenaria di quasi 90 gradi, con conseguente Uluru.
A causa del modo in cui è stato formato, la struttura visibile di Uluru è in realtà solo la punta di un'enorme lastra di arenaria. Si è teorizzato che l'intera formazione continua per 3 o 4 miglia sotto la superficie terrestre. Gli strati di arenaria sembrano correre quasi in verticale a causa del sollevamento che ha spostato la roccia. Nel corso dei milioni di anni dalla formazione, la roccia ha continuamente resistito, formando costole e costole.
