秦岭山地是古老的褶皱断层山地，秦岭北部早在4亿年前就已上升为陆地，遭受剥蚀；秦岭南部却淹于海水之中，接受了古生时期的沉积。在距今3.75亿年的加里东运动中，秦岭南部隆起，露出海面。
2.3亿年前晚古生代的海西运动时，秦岭北部也崛起上升，至三叠纪时，因距今1.95亿年的印支运动的影响，秦岭与海完全隔绝，雄伟的身姿基本成型。进入中生代以后，秦岭林区以剥蚀为主，是周围低洼地区的供给地。距今约8千万年的燕山运动使秦岭在形成以断块活动为主的南北褶皱带构造格架后，秦岭又在喜马拉雅山运动的强烈改造下，经大幅度的块断式垂直升降运动而最终形成了现今秦岭的地貌格局。
秦岭地貌的演变，在中生代以前和以后的变化是非常大的。中生代三叠纪时期，中秦岭和南秦岭地区形成了褶皱山隆起带，成为一个广阔的侵蚀地区；以南和巴山地带，是一个广阔的沉降地区；北秦岭（包括渭河断陷谷地）是介于中、南秦岭剥蚀地区与鄂尔多斯沉积区之间的过渡地区。当时，南秦岭的河流往南流入巴山四川海相盆地，中秦岭的河流往北流入鄂尔多斯内陆盆地。
