火山活動後期（成層火山とカルデラの形成）.
この火山活動の末期には、山頂付近にカルデラが出現し、火口湖ができた。さらにこのカルデラ周辺に複数の溶岩ドームが形成された。これらの溶岩ドームはまもなく爆発によって粉砕され、山体上部が崩壊、カルデラ湖の湖水も流失した。このときの岩屑は南北に流れて扇状地を形成した。現在の山頂（「笠上」）や、山頂の南にある頂部（「柳木ヶ峰」）はこうした溶岩ドームの残骸である。
火山活動の収束後.
自然.
子持山の山域には自然林はほとんど残っていない。主にスギ、ヒノキやアカマツの人工林からなり、これにクリ、コナラ、ミズナラといった低山性の樹木やツツジなどの低木が交じる。このほか沢沿いの一部にカエデやケヤキの自然樹がみられる。
ほかに哺乳類としてキツネ、タヌキ、アナグマ、ノウサギ、ムササビ、リスなどが確認されている。
人文史.
古典に登場する子持山.
鎌倉時代後期の『夫木和歌抄』掲載のこの和歌も子持山を詠んだものとされている。
。この「円珠尼」の和歌が刻まれた石碑は登山口にある。
このほか子持山を詠んだ和歌として次のようなものがあり、山中に歌碑が設けられている。
山名の由来.
中世に成立した『神道集』の赤木文庫版には、「児持山之事」として子持山の名称の由来に関する逸話が掲載されている。これによれば、もともとこの山は「武部（たけべ）山」と呼ばれていたのだが、伊勢国安濃津（三重県津市）の地頭阿野保明の子女に子持御前という女性がいて、この娘が神通力を得て武部山に移り住んだことから、この山を「児持山」と呼ぶようになったという。
一般的には、山容を子どもを抱く姿にみたてて「子持山」と呼ぶようになったとされている。このほか女性器にみたてて「子持山」と称するとする説もある。
信仰の対象として.
カルデラ中央部が開析され、火山岩頸である大黒岩（獅子岩）が岩塔として山の中央にそそり立つ山容は、中世から修験道による信仰を受けてきた。山中には「護摩壇」「昏夜の久保」「十二」「浅間」「仏岩」「梵字岩」などの固有地名や石祠が散在し、修験道の山岳信仰の名残りとみられている。