泰山形成于25亿年前，是第一次造山运动兴起的大山，古称岱宗，是地球上最古老的地层之一，泰山新生代构造运动是在中生代泰山断块凸起的基础上，泰山山前断裂北盘于新生代发生掀斜隆起的上升运动。泰山作为一个年轻的断块山，其年龄仅30Ma左右。

泰山的形成，历经了自太古代至新生代各个地质时代的演变过程。 泰山运动形成了巨大的山系，燕山运动奠定了泰山的基础，喜马拉雅山运动造就了泰山的雄伟和今日泰山的总体轮廓。泰山有丰富的地壳运动遗迹，具有世界意义的地质科学研究价值。

泰山地区的寒武纪片麻岩群是华北台地的基底，地层剖面出露齐全，化石丰富，保存完好。 泰山杂岩有20亿年的历史，是世界最古老的岩石之一，对研究中国东部太古代地层的划分、对比，以及太古代历史的恢复，均具重要意义。泰山西北麓张夏、崮山、炒米店一带的灰岩和砂页岩发育典型，已确定为我国寒武系中、上统的标准剖面，是古生物许多种属的命名地或模式标本原产地。