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悄物质，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，便形成了现在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。