泰山的形成经历了漫长而复杂的演变过程。泰山是正断层上升盘上形成的隆起区，是箕状断陷的主断裂上升盘，经过掀斜运动相对抬升的长期风化剥蚀区的一部分，在长达数千万年的抬升和剥蚀过程中，前寒武时期发育的花岗岩、变质岩核心暴露出来，形成“泰山”。此外，泰山的形成还经历了三个阶段：古泰山形成、海陆演变、今日泰山形成。在古泰山形成阶段（25亿年以前），泰山经历了一次强烈的造山运动，称泰山运动，原先堆积的岩层发生褶皱隆起成巨大的山系，古泰山就是这些山系的一部分。在海陆演变阶段（距今6—2亿年），泰山地区经历三次造山运动，几度沉浮，几度沧桑，形成泰山北侧张夏寒武纪标准地层剖面，其中含丰富的三叶虫化石。在今日泰山形成阶段（距今1亿年——3000万年），泰山的新构造运动强烈，形成了今日泰山的基本轮廓。