Η γεωλογική ιστορία της Πολυνησίας είναι πολύπλοκη και περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση πολλών τεκτονικών πλακών. Η πλάκα του Ειρηνικού είναι η μεγαλύτερη πλάκα στον κόσμο και κινείται με βορειοδυτική κατεύθυνση. Η ινδοαυστραλιανή πλάκα κινείται προς βορειοανατολική κατεύθυνση και η πλάκα Νάσκα κινείται προς νοτιοδυτική κατεύθυνση. Η σύγκρουση αυτών των τριών πλακών έχει δημιουργήσει μια σειρά από ζώνες βύθισης, όπου η μια πλάκα πιέζεται κάτω από την άλλη.
Καθώς η πλάκα του Ειρηνικού κινείται πάνω από τις ζώνες βύθισης, θερμαίνεται και λιώνει. Αυτός ο λιωμένος βράχος ανεβαίνει στην επιφάνεια και σχηματίζει ηφαίστεια. Τα ηφαίστεια που σχημάτισαν τα νησιά της Πολυνησίας σχηματίστηκαν όλα με αυτόν τον τρόπο.
Εκτός από το σχηματισμό των νησιών, η κίνηση των τεκτονικών πλακών έχει δημιουργήσει επίσης τις βαθιές ωκεάνιες τάφρες που περιβάλλουν την Πολυνησία. Η Τάφρος Μαριάνα είναι το βαθύτερο σημείο στον κόσμο και βρίσκεται στον Ειρηνικό Ωκεανό κοντά στο νησί Γκουάμ. Το Tonga Trench είναι μια άλλη βαθιά ωκεάνια τάφρο που βρίσκεται στον Ειρηνικό Ωκεανό κοντά στο νησί της Τόνγκα.
Ο σχηματισμός της Πολυνησίας είναι μια σύνθετη και συνεχής διαδικασία. Τα νησιά σχηματίζονται ακόμη από ηφαιστειακή δραστηριότητα και η κίνηση των τεκτονικών πλακών εξακολουθεί να δημιουργεί νέες βαθιές ωκεάνιες τάφρες.
