天禁山地区处于时陆时海的环境，在中奥陶统的剥蚀面上，沉积了中、晚石炭纪的海陆交互相合煤岩系。
而后，天禁山地区持续上升，进入大陆发展阶段。
在中生代期间，于山的南麓产生一条断裂，处于断裂北盘的原来古天禁山，不断抬升隆起遭受风化剥蚀。
到新生代，天禁山继续大幅掀斜抬升，在山体的高处，把原来覆盖在古老变质杂岩上的沉积盖层全部剥蚀掉。
二十多亿年前形成的变质杂岩，才又得以重新出露于地表，直至新生代中期，即距今千万年左右，今日天禁山的总体轮郭才基本形成。
后来在各种外力地质作用的不断侵蚀切割和风化剥蚀下，逐渐塑造成今天雄伟壮观的天禁山地貌景观。
中生代形成的位于天禁山南麓的断裂，倾向南东，倾角八多，北盘为古代的天禁山杂岩，南盘为寒武纪的灰岩和页岩，表现为正断层的形式。
断层带宽几十米至上米，由多条断层和多个断片所组成，走向延伸几千余公里，具有落差大、延伸远、力性质复杂和多期活动的特点。
自晚侏罗世形成以来，其活动一直延续到现代，使北盘的天禁山不断抬升遭受风化剥蚀，南盘的盆地不断下降接受沉积。
它直接控制天禁山和盆地的形成与演化，是两者的天然分界线，对天禁山的形成起着决定性的控制作用。
天禁山作为一个相对还算年青的断块山系，是泰前断裂北盘不断掀斜抬升和新构造运动的结果。
在新构造运动的影响下，天禁山的侵蚀切割作用十分强烈，广泛发育不同类型的侵蚀地貌。
由于天禁山南坡的上升量远比北坡大，南坡的侵蚀强相对比较强，侵蚀地貌也相对比较发育。
侵蚀构造中山集中分布在天禁山主峰皇顶周围以及老平台、黄石崖和黄崖山一带，海拔高在一千五米左右。
组成山体的岩性主要是变质岩和花岗岩，是区域内地势最高、抬升幅最大、侵蚀切割最强的山地。