Toma el nombre del antiguo pueblo tirreno, más conocido como etrusco; Heródoto cuenta que, desde Anatolia occidental, el pueblo lidio emigró buscando una nueva patria guiado por el príncipe Tirreno, y que al llegar a las costas de la península itálica, en agradecimiento a su príncipe, tomaron el nombre de tirrenos.

El mar se encuentra sobre un complejo sistema tectónico de placas y es geológicamente joven.

Situado en medio del densamente poblado Mediterráneo occidental, el mar Tirreno ha sido teatro de comercio y guerra desde la antigüedad.

Entre los marineros del mar se encontraban etruscos, griegos, romanos, vándalos, normandos, genoveses, españoles y franceses.

Roma está conectada con el Mediterráneo en general a través del mar Tirreno, al igual que la ruta marítima desde Marsella y Génova conduce hacia el este y al Canal de Suez a través del mar Tirreno.

En el momento del inicio de la apertura, el bloque continental corso-sardo yacía junto a la Placa Adriática.

La Euroasiática y la Placa Africana empujaron el bloque corso-sardo en dirección norte-sur, como resultado de lo cual la Placa Adriática giró en sentido contrario a las agujas del reloj y el mar Tirreno se abrió en dirección este-oeste.

Las capas más profundas en la gran mayoría del mar consisten en corteza continental estirada.

[5]​ Debajo del mar Tirreno se encuentra la parte subductada de la Placa Jónica.

[11]​ La forma del fondo marino puede dividirse según criterios tectónicos y magnéticos a unos 41 grados de latitud norte.

[12]​ En la cresta central se encuentran las islas de Elba, Montecristo, Capraia y Pianosa.

Los montes submarinos Etruschi y Cialdi se encuentran en la transición hacia el mar Tirreno meridional, más profundo.

La corteza es especialmente delgada en la zona central, bajo las montañas de aguas profundas Vavilov y Marsili, que también se encuentran sobre un manto comparativamente blando.

[16]​ El sur del mar Tirreno muestra numerosas estructuras de suelo magmáticotico que pueden elevarse hasta casi tres mil metros.

[12]​ Entre ellas se encuentran varias montañas profundas de origen volcánico como Vavilov y Marsili.

Marsili se eleva 2.600 metros sobre el fondo marino y parece estar formada por las rocas más antiguas.

En comparación con otras cuencas del Mediterráneo, el mar Tirreno también se caracteriza por unas condiciones de barotropía pronunciadas.

En invierno, hay una clara circulación en sentido contrario a las agujas del reloj en todas las capas de agua.