早在1620年，英国哲学家培根就注意到南美洲东海岸与非洲西海岸彼此吻合的现象，并提出了西半球曾经与欧洲和非洲连接的可能性。1668年法国的普拉赛又认为大洪水以前，美洲与地球的其他部分是相联的。20世纪初美国的地质学家泰勒和贝克分别作过大陆漂移的设想，并进行过各大陆的拚接。1912年，德国气象学家魏格纳提出了“大陆漂移学说”，并在1915年发表的专著《海陆的起源》中作了详细论证。近代古地磁学和计算机技术的发展，为更精密地拚接冈瓦纳大陆提供了可靠资料。
地质资料从各方面证明了“冈瓦纳古陆”确实存在过。首先，拚接的各陆块不仅海岸线轮廓吻合，而且可以按海平面以下2000米（大陆坡中点）的等深线互相精确地拼合。第二，各陆块在地质构造方面极为相似，甚至可互相连接。如非洲巨大片麻岩高原的岩石组合和褶皱方向同巴西的相一致；非洲南端东西向的二叠纪褶皱山系与阿根廷同期褶皱山系一致；印度的片麻岩褶皱方向与非洲及马达加斯加一致，并可与澳大利亚连接等。第三，各陆块有相同的古生物群。例如，三叠纪时，各陆块上都广布着陆生爬行类水龙兽（Lystrosaurus）动物群。第四，各陆块上普遍存在石炭—二叠纪冰碛层，并与含舌羊齿（Glossopteris）植物群的煤系地层交错出现，表明当时古气候完全一致，经历了一次大冰期，冰期与间冰期交替出现。第五，把冈瓦纳古陆于石炭纪中期拚合后，各陆块上的古磁极位置和磁极游移曲线都能很好地吻合。
地质记录已详细表明了冈瓦纳古陆的历史。元古代时，冈瓦纳古陆内部的很多地区、如非洲西部、中西部（刚果）、南部（卡拉哈里），以及南美、南极、澳大利亚、印度等已形成若干相对稳定的地台。早古生代时期，上述各地台分别聚集成东冈瓦纳（印度、澳洲、南极洲）和西冈瓦纳（非洲、南美洲）两大部分，各具独特的地史特征。而在早石炭世以后，才形成具统一地史特征的冈瓦纳古陆。但从晚石炭世起，古陆内部出现差异升降，形成陆内裂谷。在晚古生代，统一的冈瓦纳古陆与北边的劳亚古陆之前为西窄东宽、形如喇叭口的古特提斯洋所分隔。中生代三叠纪时，非洲东部马达加斯加形成狭窄海沟，预示着冈瓦纳古陆开始解体。侏罗纪末至白垩纪，印度洋大幅度张开。印度与澳洲和南极洲分开，逐渐向北漂移，南大西洋明显扩张，北美洲与南美洲分离。进入新生代时，南极洲向南漂移，最终与澳大利亚分开，形成了今日的陆海格局。到了近代，红海开始形成，阿拉伯半岛脱离非洲，东非裂谷初露端倪，预示东非将有进一步的分裂，新的海区或大洋又将诞生。