太魯閣的地質堪稱是中央山脈東側地質區域的縮影,主要有大理岩、片岩、片麻岩、千枚岩等變質岩所構成。其中,大理岩是台灣已知出露地表最古老的岩層,形成年代可追溯至二億五千萬年以前。根據已發現屬於古生代的紡錘蟲、珊瑚等化石及中生代的溝鞭藻化石推斷,當時的太魯閣是地處熱帶的淺海環境,由海洋生物、陸地沖刷入海的沉積物和海底火山噴出岩漿及灰燼累積厚達數千公尺的沉積物,後來經由變質作用生成現今太魯閣峽谷常見的大理岩、片岩及片麻岩等岩石。

台灣島因地殼運動不斷隆起,加上立霧溪終年豐沛的溪水,造成快速的河流下切侵蝕速率,根據調查研究顯示,太魯閣峽谷地區每年以超過○.五公分的速度向上抬升,切穿了三角錐山的支稜,造就舉世稱奇的太魯閣峽谷。此外,因大理岩岩性緻密,不易崩解,形塑岀今日陡峭狹窄幾近垂直的峽谷。峽谷中常見美麗的岩石褶皺,是經過多次的造山運動及多次的變質、變形作用,大理岩與其他岩石形成變化萬千的曼妙紋理,成為今日人們解讀太魯閣峽谷形成史的重要證據之一。