张家界在区域构造体系中，处于新华夏第三隆起带，在漫长的地质历史时期内，大致经历了武陵—雪峰、印支、燕山、喜山及新构成了本区域的基本构造地貌格架，而喜山及新构造运动是形成张家界奇特的石英砂岩峰林地貌景观的最基本的内在因素。面外力地质活动作用的流水侵蚀和重力崩塌及其生物的生化作用和物理风化作用，则是塑造张家界地貌景观必不可少的外部条件。因此，它的形成是在特定的地质环境中内外力长期相互作用的结果。晚古生代中晚泥盆纪时期，湖南西北地区地壳下降，发生大面积海浸，成为一片汪洋。张家界处于“川湘凹陷地带”之深海处，靠近古陆，接纳了由流水源源不断地从邻近古陆搬迁来的大量松散碎屑物质，经过沉积和漫长而又复杂的成岩过程，形成厚达500多米的石英砂岩。经过漫长的流水切割、差异风化、重力崩塌等外营力作用，便形成了所看到的怪诞诡谲的峰林峡谷。石英砂岩峰林景观标新立异，独树一帜，具有极高的旅游观光价值和科研价值。