Un cuerpo de agua significativo (denominado Central American Seaway) una vez separó los continentes de América del Norte y del Sur, permitiendo que las aguas de los océanos Pacífico y Atlántico se mezclaran libremente. Debajo de la superficie, dos placas de la corteza terrestre chocaban lentamente, lo que obligaba a la placa de Cocos a deslizarse debajo de la placa del Caribe. La presión y el calor causados por esta colisión llevaron a la formación de volcanes submarinos, algunos de los cuales crecieron lo suficiente como para Mientras tanto, el movimiento de las dos placas tectónicas también empujaba hacia arriba el fondo del mar, forzando eventualmente algunas áreas sobre el nivel del mar.

Con el tiempo, cantidades masivas de sedimentos de América del Norte y del Sur llenaron los espacios entre las islas recién formadas. Durante millones de años, los depósitos de sedimento se agregaron a las islas hasta que el espacio se llenó por completo. Hace no más de 4.5 millones de años, se había formado un istmo entre América del Norte y América del Sur. Sin embargo, un artículo en la revista Science declaró que los cristales de circón en el lecho rocoso del Mioceno medio del norte de Colombia indicaron que hace 10 millones de años, es probable que en lugar de islas, ya hubiera un istmo completo entre los continentes de América del Norte y del Sur. y se formó donde antes había estado la vía marítima centroamericana.

La evidencia también sugiere que la creación de esta masa terrestre y el subsiguiente clima cálido y húmedo sobre el norte de Europa resultó en la formación de una gran capa de hielo ártico y contribuyó a la edad de hielo actual. Que las corrientes cálidas puedan conducir a la formación de glaciares puede parecer contradictorio, pero el aire caliente que fluye sobre la cálida corriente del Golfo puede retener más humedad. El resultado es una mayor precipitación que contribuye a la acumulación de nieve.

La formación del istmo de Panamá también jugó un papel importante en la biodiversidad del planeta. El puente facilitó la migración de animales y plantas entre los dos continentes. Este evento se conoce en paleontología como el Gran Intercambio Americano. Por ejemplo, en América del Norte, la zarigüeya, el armadillo y el puercoespín se remontan a antepasados que cruzaron el puente terrestre desde América del Sur. Del mismo modo, osos, gatos, perros, caballos, llamas y mapaches hicieron el viaje hacia el sur a través del istmo.