泰山山脈形成，距今約一億多年前的中生代晚期，由於太平洋板塊向亞歐大陸板塊擠壓和俯衝，泰山在燕山運動的影響下，地層發生了廣泛的褶皺和斷裂。在頻繁而激烈的地殼運動中，泰山山體沿著百餘公里（自今萊蕪至泰安市）的泰前大斷裂快速抬升。並在隆起的過程中遭受風化剝蝕。這時因斷塊發生了間歇性的升降差異，南部山區猛烈抬升，造成了南高北低的明顯掀斜斷塊山。最後在山體高處，原來覆蓋著的2000多米的沉積岩全部剝蝕掉，古老的泰山雜巖重見天日，開始形成了泰山的雛形。受變質影響的花崗岩，因抗蝕性強，就構成了峰巒高崖。泰山在距今六七千萬年前的新生代初期，由於喜馬拉雅山運動的影響，即沿泰前斷裂繼續大幅度的抬升，至距今約三千萬年前的新生代中期，今日泰山的輪廓才基本完成。所以，如今泰山主峰及其周圍的山巒，海拔多在千米以上，而且古老雜巖裸露。主峰南麓的泰安市海拔僅153米，自市區至泰山極頂僅9公里，其相對高差竟達1392米。大自然的鬼斧神工，使泰山谷幽壑深，壁立千仞。

距今1億年左右的中生代後期，受燕山運動影響，山南麓產生數條北東東向高角度正斷層，其中最南一條，就是泰前斷裂。處於斷裂北盤的古泰山，一方面抬升隆起，另一方面經歷風化剝蝕，原覆蓋在古老變質岩上的近2000米厚的沉積蓋層全被剝蝕，20多億年前形成的變質岩重新出露地表，從而開始形成今日泰山的雛形。至距今6千萬年至7千萬年的新生代，受喜馬拉雅山運動影響，泰山沿泰前斷裂繼續大幅度抬升；至距礌3千萬年的新生代中期，今日泰山輪廓基本形成。爾後，經長期風化剝蝕，以及其他外力地質作用的加工塑造，逐漸形成今日泰山的地貌景觀。

泰山形成於太古山，因受來自西南和東北兩方面擠壓力，褶皺隆起，經深度變質而形成中國最古老的地層一一泰山群，後因地殼變動，被多組斷裂分割，形成塊狀山體。

泰山直接為泰山山脈。

　　泰山山脈自西向東沿黃河南岸綿延二百多公里。主峰在泰安市境內。

　　泰山山脈形成

　　古泰山形成階段

　　太古代時期，整個魯西包括泰山地區在內，是一個巨大的地殼沉降帶，有上萬米厚的各種砂質、泥砂質及酸性、基性和超基性火山物質堆積。距今24億年前後，魯西發生一次強烈的造山運動，即泰山運動，使該沉降帶原先堆積的岩層褶皺隆起，成為巨大的山系，古泰山是其中的一部分，聳立在海平面之上。同時伴隨岩層的褶皺，產生一系列斷裂。岩漿活動和變質作用使原先沉積的岩石變質，隨後經歷多次強烈的混合巖化和花崗岩化作用，逐漸成為今日在泰山上所看到的各種變質岩和混合巖。

　　海陸演變階段

　　聳立在海平面上的古泰山，經過約19億年的長期風化剝蝕，地勢漸趨平緩。古生代初期，華北廣大地區大幅度下降，古泰山隨之沉沒至海平面以下，整個華北成為一片海洋，於是在泰山的老變質岩剝蝕面上，沉積一層近2000米厚的海相地層，即寒武—奧陶系的石灰岩和頁岩。

　　中奧陶世末，在加里東運動影響下，魯西和整個華北又緩慢上升為陸地，缺失了晚奧陶世、志留紀、泥盆紀、早石炭世的沉積。及至中石炭世初，華北地區發生短暫的升降交替，魯西地區時陸時海，在中奧陶紀地層的剝蝕面上，沉積中、晚石炭世的海陸互動相含煤地層。爾後又持續上升，進入大陸發展階段。期間，泰山地區地勢高差不大，基本上屬丘陵地形。