L’histoire des grains de sable se compte en millions d’années. Issu de l'érosion des massifs montagneux (Pyrénées, Massif central), le sable est transporté par les fleuves jusqu’à la mer. Sur le littoral, il se laisse porter par les vagues qui le déposent sur les plages. Il est ensuite arraché par le vent du large et transporté vers l’intérieur des terres.
C’est en rencontrant des obstacles, comme de la végétation, qu’il peut s’accumuler et former une dune. Située à l'embouchure du Bassin d'Arcachon, la dune du Pilat a bénéficié d'apports en sable importants au cours du temps.
Malgré de nombreuses tentatives passées pour la stabiliser, la dune du Pilat reste mobile et « roule » sur elle-même. Son mouvement, favorisé par la rareté de la végétation, se poursuit tant que le vent apporte du sable. Ainsi, elle se déplace de façon irrégulière entre 1 à 5 m par an vers la forêt.
Le sable de la dune est essentiellement constitué de grains de quartz d’environ 0,3 mm.