Lokrum je zelen otok, prekriven plodnim tlom i bujnim raslinjem. No, ono što se nalazi ispod toga tankog prekrivača jasno je vidljivo tek na obali: cijeli je otok sazdan od debelih slojeva sedimentnih stijena – vapnenaca i dolomita.

U njima je zapisana zanimljiva geološka pripovijest koja seže mnoge milijune godina unatrag. Stijene koje izgrađuju otok taložene su na nekadašnjoj Jadranskoj karbonatnoj platformi. Njezini ostaci zauzimaju krško područje Hrvatske, od Karlovca preko Gorskoga kotara i Like sve do Istre, Primorja i Dalmacije, a velik joj je dio danas potopljen ispod Jadranskoga mora.

Platforma je bila prostrano plitkovodno područje obilježeno nepravilnim spletom manjih ili većih otoka, plaža i plićaka te nešto dubljih laguna između njih. Bila je obrubljena grebenskim pojasom izgrađenim od organizama koji su bili otporni na snažne valove i struje iz okolnoga dubokog mora, kao što su žarnjaci, mahovnjaci i školjkaši.

Zato su u unutarnjem dijelu platforme prevladavali znatno mirniji taložni okoliši, koji su pogodovali razvoju mnoštva različitih biljaka i životinja u vrlo toplom, plitkom i dobro osvijetljenom moru, tj. u uvjetima nalik onima na današnjim Bahamima.

Tek je mali dio toga bujnog života ostavio traga u stijenama, uglavnom organizmi koji su gradili čvrste mineralne skelete, kao što to i danas čine puževi, školjkaši i koralji. Upravo se na temelju očuvanih ostataka nekadašnjih organizama, fosila, može utvrditi starost naslaga.

Tako se u stijenama koje izgrađuju Lokrum, pored mjestimice brojnih školjkaša iz skupine rudista, nalaze i presjeci raz ličitih rodova i vrsta sitnih, tek povećalom ili mikro skopom jasno vidljivih jednostaničnih životinja – krednjaka, među kojima su najvažnije Moncharmontia apenninica i Scandonea samnitica, kao i biljaka – alga Thaumatoporella parvovesiculifera i Aeolisaccus kotori. One ukazuju da su te naslage taložene u mlađem dijelu geološkoga razdoblja krede, prije približno 85 milijuna godina.

Polaganim je taloženjem vapnenačkoga materijala (karbonatni mulj, skeleti različitih organizama, fragmenti starijih stijena i dr.) kroz duga geološka razdoblja nastao debeli slijed slojeva, pri čemu su kompleksnim procesima nevezani karbonatni muljevi i pijesci postupno pretvoreni u čvrste stijene – vapnence.

Četrdesetak milijuna godina nakon taloženja stijena koje izgrađuju otok Lokrum Jadranska je karbonatna platforma zauvijek prestala postojati, jer je zbog postupnoga kretanja velikih dijelova Zemljine kore došlo do približavanja prakontinenata Gondwane, čiji su dio današnja Afrika i Indija, i Laurazije, kojoj pripadaju današnja Europa i Azija. Taj je događaj ostavio velike posljedice na cijeli prostor koji se nalazio između njih, pa tako i na Jadransku platformu.

Tada su tektonski izdignuti veliki planinski lanci od Alpa do Himalaja, kojima su dio i Dinaridi koji se pružaju duž hrvatske obale Jadrana.

Nekoć neporemećen slijed naslaga, nalik debeloj torti izgrađenoj od više ili manje horizontalnih slojeva, pritom je jako deformiran, a posljedice tih događaja vidljive su i na Lokrumu. Tako su slojevi blaže ili strmije nagnuti, blago valovito svinuti, raspucani brojnim dubokim pukotinama ili međusobno razmaknuti rasjedima.

Tektonski su osobito poremećene naslage između Portoča i uvale Bora, te u okolici omiljenoga Lokrumskog kupališta MRTVOGA MORA, koje je podmorskim prolazom spojeno s otvorenim morem.

Velik su utjecaj na današnji izgled stijena na Lokrumu imali i mlađi geološki procesi, kao što su dolomitizacija (kojom je od vapnenaca, zamjenom dijela kalcija magnezijem, nastala druga vrsta stijena – dolomiti) i okršavanje (postupno otapanje karbonatnih naslaga djelovanjem kemijski agresivnih vodenih otopina, čime su tektonske pukotine nepravilno proširene, a površine stijena postale neravne).

Obale otoka izložene su i stalnom utjecaju valova, koji svojom energijom tijekom povremenih jačih oluja polagano, ali sigurno, erodiraju obalno područje, posebice na južnome dijelu otoka.

STIJENE koje se danas nalaze na samoj morskoj obali bile su prije 10-15.000 godina prilično daleko od mora. Naime, tijekom ledenih doba, od kojih je posljednje tada bilo na vrhuncu, zbog vezivanja velike količine vode u prostranim ledenim pokrovima morska je razina bila ponekad i više od stotinu metara ispod današnje.

U to doba Lokrum zapravo uopće nije bio otok: bio je to tek brežuljak malo izdignut nad okolnim kopnom. Do konačnog preplavljivanja dotadašnjeg kopna morem vjerojatno je došlo prije približno 6-10.000 godina, u doba začetka najstarijih civilizacija.