Les dépôts fossiles constituent des témoignages importants de son histoire, tels que le banc tyrrhénien, riche en fossiles quaternaires, présents du côté sud-ouest de Tavolara. Enfin, les plages fossiles, ou rochers de plage, sont des indicateurs importants du niveau des mers anciennes. Ces formations, composées de blocs carrés de grès et de conglomérats, consolidées par la précipitation de carbonates, sont régulièrement fissurées et allongées. Ils représentent les cordons littoraux qui délimitaient de grandes étendues de côte. Grâce à ces nombreux témoignages, il a été possible de suivre l'évolution de la forme de l'île de Tavolara au fil du temps, en découvrant que celle-ci est devenue une île il y a seulement 8000 ans. À cette époque, elle était probablement encore reliée à l'île de Piana, par une structure semblable à une bobine, comme le cordon de sable qui relie toujours le dernier bord du « Spalmatore di Terra » à Tavolara (il Passetto).