天门山的隆起，开始于侏罗纪到白垩纪时期的地壳运动——燕山运动。再经喜马拉雅山造山运动，天门山山体剧烈抬升千米以上，周围被断层节理深深切割，加上长期风雨侵蚀的岩溶作用，形成了独特的的喀斯特台型地貌。

天门洞的中央是东西岩层向斜的交汇处，由于受到挤压，岩石破碎崩塌，于是形成了门洞

由于天门山地区长期经受雨水侵蚀和地壳运动，形成了独特的喀斯特地貌，山势变化多样，高低落差极大。