Il y a 140 millions d'années, la Provence était une lagune où vivaient plusieurs espèces de dinosaures dont on trouve encore aujourd'hui des restes fossilisés.
Après la disparition des lacs, le mouvement des continents déplace le Sud de la France de 1000 km vers le Nord, entraînant des modifications climatiques importantes.
Après plusieurs phases de plissement, les chaînes alpestres surgissent, haussant la Sainte-Victoire de plusieurs centaines de mètres.
Selon des études récentes, la montagne gagnerait environ 7 mm par an.
Depuis l'Antiquité, le massif portait le nom du Dieu Celto-ligure de la montagne : Venturi. Ce n'est qu'au milieu du XVIIème siècle qu'elle prendra son nom actuel, alors que la chapelle dédiée à Saint Venture est restaurée sous le titre de "Notre Dame de la Victoire".
Le 28 août 1989 un terrible incendie touche la Montagne Sainte-Victoire, 60% (5 500 hectares) ont été dévastés.
Afin de prévenir les risques d'incendie et préserver le patrimoine naturel un syndicat mixte "Grand Site Sainte-Victoire" est créé en 2000 et en 2004 l'Etat labellise le massif "Grand site de France". Le site est également classé en zone "Natura 2000".