大兴安岭地区系新华夏系第三隆起代北段之地质带。上元古代时期,系原始海洋的蒙古海漕,属早期地质构造中“五台运动”的产物。古生代时期,在“加里东”地壳激烈运动中,区内出现海陆交汇地层。至石炭纪和二迭纪,经过“海西运动”,海水东泄退出,全区上升为陆地,形成大兴安岭褶皱带与伊勒呼里山系雏形,呈北东、南西走向。中生代时期,侏罗纪后期至白垩纪初期的“燕山运动”,使本区出现强烈褶皱、断裂和火山喷发,加之西伯利亚板块与中国板块挤压、相撞,大兴安岭褶皱带进一步上升,形成新华夏隆起带和阶梯式断裂带,主轴呈北北东向展布。新生代时期,早期第三纪大兴安岭隆起带和区域断裂带,继续稳步上升。受长期侵蚀和剥蚀,出现“兴安期夷平面”。“喜马拉雅运动”使本区出现新褶皱、大断裂,火山喷发激烈,出现黑龙江、呼玛河、多布库尔河、甘河、盘古河等多处断裂带。至第四纪及其尔后,大兴安岭继续缓慢上升,发育成大兴安岭山脉和断裂带及河谷地带。