Cekungan Tinajani, di mana Tasik Titicaca terletak, adalah sebuah baskom intermontane. DAS ini cekungan memisahkan[14] dicipta oleh gerakan strike-slip sepanjang sesar serantau bermula pada Oligosen terlambat dan berakhir terkini Miosen. Perkembangan awal dari Cekungan Tinajani ditandai dengan batu gunung berapi, yang terkumpul antara 27 dan 19 juta tahun yang lalu dalam cekungan ini. Mereka berbaring di sebuah ketidakselarasan melintasi sudut pra-cekungan strata. Tasik sedimen Lower Tinajani Formasi, yang terkena dalam Cekungan Tinajani, menunjukkan kehadiran, pra-Kuarter Tasik Titicaca leluhur di dalamnya antara 18 dan 14 juta tahun yang lalu.[15] Sedikit yang diketahui tentang prasejarah Tasik Titicaca antara 14 juta tahun yang lalu dan 370,000 BP kerana sedimen tasik dating untuk tempoh ini terkubur di bawah dasar Tasik Titicaca dan belum mencicipi oleh coring terus menerus.[16]

Projek gerudi Tasik Titicaca [16] menemukan sebuah teras gerudi sedimen 136-m panjang dari dasar Tasik Titicaca pada kedalaman 235 m dan di lokasi yang tepat di sebelah timur Isla del Sol. teras ini mengandungi rakaman berterusan dari sedimentasi tasik dan keadaan paleopersekitaran untuk Tasik Titicaca kembali ke sekitar 370,000 BP. Untuk jangka masa ini, Tasik Titicaca ini biasanya lebih segar dan mempunyai tahap tasik yang lebih tinggi selama tempoh glaciation daerah diperluas yang berkaitan dengan global zaman ais. Selama tempoh glaciation daerah berkurang yang berkaitan ke dalam interglasial global tempoh, Tasik Titicaca memiliki tingkat tasik biasanya rendah. [16]

Sedimen tasik dan berkaitan teres memberikan bukti bagi kewujudan masa lalu lima buah tasik prasejarah utama yang menduduki Cekungan Tinajani selama Pliosen dan Pleistocene. Dalam Altiplano utara (Tinajani DAS), tasik ini adalah Tasik Mataro prasejarah pada ketinggian 3.950 m, Tasik Cabana pada ketinggian 3,900 m, Tasik Ballivián pada ketinggian 3.860 m, Tasik (Utara) Minchin di ketinggian 3.825 m, dan Tasik (Utara) Tauca pada ketinggian 3,815 m. Usia Tasik Mataro tidak pasti dan mungkin setua Akhir Pliosen. Tasik Cabana mungkin tarikh dari jaman Pleistocene Tengah. Tasik Ballivián ada di antara 120,000 dan 98.000 BP. Dua berdiri tasik tinggi, antara 72.000 - 68.000 BP dan 44.000 - 34.000 BP, telah dibezakan untuk Tasik Minchin dalam Altiplano. Tingkat tasik Tasik Tauca tinggi telah tarikh sebagai memiliki terjadi antara 18,100 dan 14,100 BP [17][18][19]