玉龍雪山是第四紀中大幅度抬升所形成的斷塊褶皺山，山體主要由泥盆系和石炭系的碳酸鹽巖構成，厚度在3000米以上，部分已變質為大理岩。主峰扇子陡即是由石炭系玉龍灰巖構成。山體南部有石炭系、二疊系玄武岩與灰巖互層。玉龍雪山東麓有白水河與黑水河奇景，這兩條河的一條河床發育在石灰層中，另一條則發育於玄武岩中。

前者的河底全為白色的石礫，水質清冽；後者則正好相反，石礫黑黃。兩河一白一黑，形成特別的景觀。

玉龍雪山的形成是一個非常複雜的過程。據研究發現,它在三億年前是一片海洋,隨著地殼的運動和構造的變化,逐漸變成了陸地。在陸地上,又經過長時間的風化、侵蝕和沉積,形成了數百層不同巖石的地層。

在四千多萬年前,玉龍雪山所處的位置開始隆起,形成了一座高山。當時地球的氣候非常溼熱,大量的降雨和河流的侵蝕使得這座高山逐漸變成了一個巨大的盆地。隨著時間的推移,盆地裡沉積的物質不斷增加,最終形成了一種名為“致密峨眉紅”的地層。