Il faut remonter plusieurs millions d’années pour comprendre comment cet estuaire est né. À l’ère tertiaire, entre 65 et 2 millions d’années avant notre ère, la région aquitaine était une vaste mer peu profonde appelée le Bassin d’Aquitaine. Progressivement, sous l’effet des mouvements tectoniques, cette mer s’est retirée, laissant place à un système complexe de rivières et de vallées.
Les cours de la Garonne et de la Dordogne se sont alors insinués dans ces anciennes dépressions, guidés par la topographie naturelle. Lors des glaciations, le niveau des océans a fortement fluctué. Il y a environ 18 000 ans, lors du dernier maximum glaciaire, la côte atlantique se trouvait bien plus à l’ouest. Puis, avec le réchauffement climatique qui suivit, le niveau de la mer remonta, inondant les vallées fluviales déjà creusées. Ce phénomène, appelé "ria", est l’un des processus principaux ayant donné naissance à l’estuaire que nous connaissons aujourd’hui.