En betydelig vannmasse (referert til som Central American Seaway) skilte en gang kontinentene i Nord- og Sør-Amerika, slik at vannet i Stillehavet og Atlanterhavet kunne blandes fritt. Under overflaten kolliderte to plater av jordskorpen sakte og tvang Cocos-platen til å gli under den karibiske platen. Trykket og varmen forårsaket av denne kollisjonen førte til dannelse av vulkaner under vann, hvorav noen vokste seg store nok til I mellomtiden presset bevegelsen av de to tektoniske platene også havbunnen, og til slutt tvang noen områder over havet.

Over tid fylte enorme mengder sediment fra Nord- og Sør-Amerika hullene mellom de nylig dannede øyene. I løpet av millioner av år tilførte sedimentavsetningene øyene til gapet var helt fylt. For ikke senere enn 4,5 millioner år siden hadde det dannet seg en isthmus mellom Nord- og Sør-Amerika. Imidlertid en artikkel i Science magazine uttalte at zirkonkrystaller i midten av Miocene-berggrunn fra Nord-Colombia antydet at det for 10 millioner år siden er sannsynlig at det i stedet for øyer var full isthmus mellom det nord- og søramerikanske kontinentet y ble dannet der den sentralamerikanske sjøveien tidligere hadde vært.

Bevis antyder også at opprettelsen av denne landmassen og det påfølgende varme, våte været over Nord-Europa resulterte i dannelsen av en stor iskapp og bidro til til dagens istid. At varme strømmer kan føre til bredannelse kan virke motstridende, men oppvarmet luft som strømmer over den varme golfstrømmen kan holde mer fuktighet. Resultatet er økt nedbør som bidrar til snøpakken.

Dannelsen av Isthmus of Panama spilte også en viktig rolle i det biologiske mangfoldet på planeten. Broen gjorde det lettere for dyr og planter å vandre mellom de to kontinentene. Denne hendelsen er kjent i paleontologi som Great American Interchange. For eksempel, i Nord-Amerika, sporer opossum, armadillo og piggsvin tilbake til forfedre som kom over landbroen fra Sør-Amerika. På samme måte gjorde bjørner, katter, hunder, hester, lamaer og vaskebjørn alle turen sørover over øya.