Die Geologie Ostantarktikas kann bis ins Archaikum zurückverfolgt werden.
Ab diesem Äon entwickelte sich das Grundgebirge, dessen Kratone bzw. kratonisierte Krustenblöcke zeitlich bis Paläoproterozoikum weiterreichen. Ostantarktika nahm eine Zentralposition während der Formierung und dem Zerfall von verschiedenen Kontinenten und Superkontinenten ein, vermutlich beginnend mit dem hypothetischen ersten Superkontinent Ur. Verlässlichere Nachweise sind seit Rodinia und Gondwana, insbesondere Ostgondwana vorhanden. In letzteren hatte Ostantarktika tektonischen Kontakt mit Groß-Indien (Indischer Subkontinent, Madagaskar, Seychellen, Sri Lanka), Teilen von Australien und Afrika, wodurch sich am Kontinentalrand zwischen dem Mesoproterozoikum und dem Paläozoikum mehrere gebirgsbildende Prozesse ereigneten. Diese erzeugten orogene Gürtel. Die letzte große Gebirgsbildung fand zwischen dem ausgehenden Mesozoikum und dem Paläogen statt. Auf dem Grundgebirge und den orogenen Gürteln lagerte sich regional ein paläozoisches bis mesozoisches Deckgebirge ab.
Nach der Separierung des Teilkontinents Ostantarktikas im Mesozoikum ist dieser umgeben einerseits vom heutigen Südlichen Ozean mit seinen Nebenmeeren und andererseits vom Transantarktischen Gebirge. Dieses bildet die geologische Grenze zu Westantarktika. Zusammen mit Ostantarktika formen sie den Kontinent Antarktika. Seit dem mittleren Eozän ist Ostantarktika bzw. ganz Antarktika größtenteils vom antarktischen Eisschild bedeckt. Nur kleinere Aufschlüsse ragen am Kontinentalrand aus der Eisbedeckung hervor und können direkt untersucht werden. Die übrigen subglazialen Bereiche wurden/werden mittels Fernerkundung erforscht.