泰山的形成经历了一个漫长而又复杂的演化过程，大体上可分为古泰山形成阶段、海陆演化阶段和泰山形成阶段。

一，在太古代时期，泰山曾经是鲁西巨大沉降带或海槽的一部分，堆积了很厚的泥砂质和基性火山物质。后来经过泰山运动，褶皱隆起成为巨大的山系，同时发生一系列断裂、岩浆活动和变质作用。形成了由各种变质杂岩和岩浆岩组成的泰山杂岩。

耸立在海平面上的古泰山，经过长期风化剥蚀，地势浙趋平缓。古生代初期，华北广大地区大幅度下降，古泰山亦随之沉没到海平面以下，在古老变质杂岩的基底剥蚀面上，沉积了一套近两千米厚的寒武—奥陶纪的石灰岩。中奥陶世末，在加里东运动的影响下，华北地区整体上升为陆，经历了一个相当长期的沉积间断。至中石炭世初，发生短暂的升降交替，泰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，泰山地区持续上升，进入大陆发展阶段。

在中生代期间，于山的南麓产生一条NEE向的泰前断裂，处于断裂北盘的原来古泰山，不断抬升隆起遭受风化剥蚀。到新生代，泰山继续大幅度掀斜抬升，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，20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，即距今三千万年左右，泰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，逐渐塑造成雄伟壮观的泰山地貌景观。中生代形成的位于泰山南麓的NEE向泰前断裂，倾向南东，倾角800—850度，北盘为太古代的泰山杂岩，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百米，由多条断层和多个断片所组成，走向延伸百余千米，具有落差大、延伸远、力学性质复杂和多期活动的特点，自晚侏罗纪形成以来，其活动一直延续到现代，使北盘的泰山不断抬升遭受风化剥蚀，南盘的泰莱盆地不断下降接受沉积。它直接控制泰山和泰莱盆地的形成与演化，是两者的天然分界线，对泰山的形成起着决定性的控制作用。泰山作为一个年青的断块山系，是泰前断裂北盘不断掀斜抬升和新构造运动的结果。