אי אפשר להבין את המערכת האקולוגית של הים התיכון, בלי להבין מעט מההיסטוריה הסוערת שלו, שכללה החלפת שכנים, שינויי מפלס קיצוניים, הגעה לסף התייבשות ועוד. היסטוריה זו קבעה גם את מקורם הביו-גאוגרפי של המינים בים, ומדוע חלקם מאוד רגישים להתחממות הים.
בעבר הרחוק הים התיכון היה חלק מאוקיאנוס טרופי (וחם) – ים תטיס הקדום, אך שינויים טקטוניים ותזוזת היבשות ניתקו אותו מהים הטרופי, והביאו טלטלות סביבתיות רבות, כשהחדה בהם הייתה ניתוק מוחלט מן האוקיאנוסים, אשר הביא להתייבשות כמעט מלאה של הים!
לפני כחמישה מיליון שנה חובר הים מחדש אל האוקיאנוס האטלנטי, ודרך מיצר גיברלטר זרמו מימיו אל הים התיכון, ואיתם חדרו מינים אטלנטיים רבים. מבחינה ביו-גאוגרפית, ניתן לפיכך לומר כי המקור העיקרי של המגוון הביולוגי המקומי בים התיכון, הוא מהמים הממוזגים (קרירים יחסית) של מזרח האוקיינוס האטלנטי. מהם גם התפתחו, במהלך מיליוני השנים שחלפו מאז החיבור לאוקיאנוס האטלנטי, גם מספר לא מבוטל של מינים ייחודיים (אנדמיים) הקיימים רק בים התיכון.
אירועים חשובים מהעת האחרונה עיצבו גם הם את דמותו האקולוגית של הים התיכון: האירוע הראשון הוא חפירתה של תעלת סואץ. האירוע השני הוא סכירת סכר אסואן במעלה הנילוס בשנות ה-60 של המאה ה-20. סכירת הנילוס הביאה לשינויים במאזן המליחות, הנוטריינטים והסעת החול והסדינמט לאורך החוף. לשינויים אלה עלולה להיות השפעה מכרעת על המערכת האקולוגית.
