Dannelsen af Valles Marineris er tæt forbundet med de enorme kræfter, der skabte Tharsis-opbulningen. Den primære mekanisme er en proces kaldet tektonik. Tharsis-området er en massiv vulkansk region, hvor opsamlingen af enorme mængder magma i Mars' indre fik skorpen til at bue opad. Denne proces skabte en ekstrem spænding i planetens overflade.
Når skorpen buer opad på grund af den vulkanske aktivitet, opstår der enorme trækspændinger. Dette medfører, at skorpen revner langs svagheder. Disse revner kaldes grabenstrukturer. Valles Marineris er i bund og grund et system af disse enorme revner, der er blevet strukket fra hinanden. Det er altså ikke en kløft skabt primært af erosion som Grand Canyon på Jorden, men derimod en tektonisk rift skabt af de enorme kræfter fra Tharsis-regionen.
Selvom vulkanismen ikke direkte trak kløften fra hinanden, var den de drivende kræfter bag de spændinger, der gjorde revnedannelsen mulig. Uden den massive vægt og de tektoniske bevægelser fra de vulkanske centre, ville den gigantiske kløft aldrig være opstået på denne skala.
