嵩山在不到20平方公里内清晰地保存着发生在距今23亿年、18亿年和5.7亿年的三次构造运动的遗迹，其不整合接触面清晰，变质变形遗迹多姿多彩。在400平方公里内，连续完整地出露着太古宙、远古宙、古生代、中生代和新生代的岩浆岩、变质岩和沉积岩。五个时期的地质现象在嵩山表露齐全，地质学上称之为世界上罕见的“五代同堂”。马杏垣教授的“重力滑动构造”理论，创立于嵩山，各种滑动遗迹在嵩山都有典型系统的显示。嵩山以其丰富的地质内涵受到世人青睐。观看嵩山五代地质，犹如翻阅一部地质史。嵩山地区的岩浆岩、沉积岩、变质岩的出露，构成了中国最古老的岩象——“登封群”的“登封朵岩”。

      嵩山的山体岩石复杂繁多，主要是石英岩岩层。经地质学家研究，嵩山的基底岩石形成于地球发展的早期阶段，它们可能是那时候大量火山、岩浆活动的产物。这些岩石形成时，地球表面空气中氧气含量很少，可能同许多行星体的表面情况差不多，不适于生物生存。迄今为止，还没发现它们之中保存有当时任何生物的遗迹。

大约距今23亿年前，嵩山地壳发生了一次剧烈运动，地质学家们管这次运动叫“嵩阳运动”。“嵩阳运动”之后，地壳开始下沉到海平面以下，接受了巨厚的嵩山群底层的沉积。这个过程大约经历了10多亿年。现存的嵩山群地层厚度达到了2100多米，其中由于地壳升降、风化剥蚀等，可能损失了一些，这一段时期属于地质史上的元古代早期。这时，地球上最原始的生物如菌藻类植物慢慢开始形成，在其后期才开始出现一些原始动物。

在距今18亿年前后，地壳又发生了一次变动，巨厚的石英砂岩开始慢慢隆起，并且皱褶成山。这一次地壳运动的推挤力量来自东西方向，所以嵩山群的地层都被推挤成走向接近南北的皱褶了。皱褶作用十分强烈，有的岩层甚至被挤得直立了起来。这在太室山和少室山的南侧都可以见到。这一次地壳运动被称为“中岳运动”。中岳运动也发生了一些断层。

     中岳运动之后，地壳又慢慢被夷平、下降，开始是沉积粗大颗粒的砾岩，以后是砾岩、泥岩，一直到含钙镁的石灰岩，说明这里的地壳开始被海水所淹没。一直到五六亿年的时候，发生了“少林运动”，才结束了地质史上的元古代，进入古生代。这次运动的证据在少林寺的南面山坡上可以见到。少林寺位置正代表着地质历史上的一个转折点。寺的前面是元古代地层，寺的后面是寒武纪地层。

从寒武纪到奥陶纪，嵩山地区仍然被海水深深覆盖着。又经过了两亿年左右，这里的地壳开始上升到海平面以上，遭受风化和剥蚀作用，在石灰纪时形成了含煤地层，一直到二叠纪，在嵩山的南北两侧都沉积了这种地层，成为这一地区的主要煤田。

尽管人类很难察觉地球这种永恒不断的运动，但经过亿万年地质时代的积累，地球表面的变化却是翻天覆地的。而演化的历史，正是通过能看到的各种岩石、地层以及附存于它们中的古生物化石来解读的。