昆仑山脉与塔里木盆地和柴达木盆地间均以深大断裂相隔。昆仑山地区以前震旦系为基底;古生代时为强烈下沉的海域并伴有火山活动,古生代末期经华力西运动褶皱上升,构成昆仑中轴和山脉的中脊;中生代产生拗陷,经燕山运动构成主脊两侧4000米以上的山体。昆仑山脉与构成分隔中国南部与北部的纬向山脉。昆仑山脉的新构造运动极其强烈,晚第三纪以来上升大约4000~5000米;叶尔羌拗陷中的砾石层厚度2500余米,河谷高阶地上则分布有第四纪火山凝灰岩和火山角砾岩;克里雅河与安迪尔河的上游均保存有中更新世玄武岩流与火山口,1951年在于田县境昆仑山中的卡尔达西火山群的一号火山曾爆发,并伴有现代火山泥石流。东部昆仑山第四纪以来上升了2800余米,其相关沉积物在柴达木盆地中的埋藏深度达2800米。