25 milionów lat temu dalej na północ w obszar klimatu tropikalnego rafa zaczęła się rozwijać. Wskutek zmian temperatury, poziomu wód i ruchów geologicznych, pierwsze rafy koralowe uległy częściowemu zniszczeniu, a obecna Wielka Rafa Koralowa rozwinęła się na ich pozostałościach.
Wiek najstarszych depozytów rafy szacowany jest na 500–600 mil. lat. Współczesna rafa barierowa zaczęła rozwijać się ok. 9 tys. lat temu.
Struktura Wielka Rafa Koralowa nie jest ciągłym, jednolitym tworem, lecz obejmuje ponad 3000 pojedynczych raf (2900 na terenie Parku Morskiego i ok. 750 w obrębie Cieśniny Torresa), ok. 1000 wysp (np. Whitsunday Islands czy Dunk Island), a także wiele obszarów mielizn. Pojedyncze rafy mają różne kształty – jedne przypominają kształtem nerki i mają laguny (np. Bowden Reef), inne – wstęgi (np. Ribbon Reefs) a inne to płaskie platformy bez lagun. W obszarze Wielkiej Rafy nie występują samodzielne atole.
Szerokość rafy wynosi od 2 do 150 km. Badania przeprowadzone na rafie wykazały, że grubość tworzącej ją warstwy koralowca przekracza 500 m.