Ayers Rock tai aboriginaalien kielellä Uluru ei ole yksittäinen kivi, vaikka joskus niin onkin arveltu, vaan se on osa suurta kalliomuodostelmaa. Kallio ulottuu kuuden kilometrin syvyyteen maan pinnan alle.
Ulurun kalliolla on monivaiheinen menneisyys. 550 miljoonaa vuotta sitten sen länsipuolella oli nykyään Petermannin vuoriksi kutsuttu graniittimuodostelma. Ajan mittaan eroosio kulutti graniittivuoria ja niistä kulkeutui veden mukana hiekkaa ja muuta ainesta itään Ulurun kohdalle. Hiekkaa kasautui sinne kilometrien pak-suinen kerrostuma. 500 miljoonaa vuotta sitten alue jäi meren peittoon. Merenpohjassa hiekka puristui arkoosihiekkakiveksi kutsutuksi kivilajiksi.
Kun meri vetäytyi Australian päältä ja geologiset prosessit myllersivät entistä merenpohjaa, hiekkakivimuodostelma, johon nykyinen Uluru kuuluu, keikahti kyljelleen. Sittemmin sää on kuluttanut alueen pinnan muotoja kerros kerrokselta, mutta Ulurun hiekkakivimassiivi on niin jykevä ja yhtenäinen, että se on kestänyt eroosiota ympäristön muodostelmia paremmin.
Ulurusta on jäljellä 348 metriä korkea hiekkakivikallio Simpsonin aavikolla. Eroosio näkyy hyvin rinteiden uurteissa. Uluru on sikäläisille aboriginaaleille pyhä paikka. Kulttuuri- ja luonnonarvonsa vuoksi se on myös Unescon maailmanperintökohde.