山谷的形成原因主要包括內力作用和外力作用兩大類。以下是詳細介紹：
內力作用。主要包括地質構造運動，如褶皺和斷層，地殼板塊的擠壓或張裂等。在褶皺作用中，背斜地區易形成山峰，向斜地區則形成山谷。斷層線附近的岩石破碎，易受風化侵蝕，常發育為河流、溝谷。
外力作用。主要包括流水侵蝕作用，風力侵蝕作用和冰川侵蝕作用。流水侵蝕作用可以在河流中上游形成深山峽谷，如長江三峽、黃河龍羊峽等。風力侵蝕作用可以形成風蝕溝谷、風蝕窪地。冰川侵蝕作用則可以侵蝕出U形谷。
總的來說，山谷的形成是這些地質和氣候因素長期相互作用的結果。