桂林山的形成主要是由於流水對石灰岩的侵蝕和化學溶蝕作用。桂林地區的氣候條件溫暖濕潤，降水量大，有利於地表水和地下水的形成與富集。這些水流長期侵蝕和溶解石灰岩，形成了典型的喀斯特地貌。石灰岩中的碳酸鈣在水和二氧化碳的作用下轉化為微溶性的碳酸氫鈣，由於石灰岩各部分的石灰質含量和被侵蝕程度不同，被溶解分割後的形狀也不同，形成了千姿百態的地貌。
此外，桂林地區生物活動旺盛，土壤和流水中有機酸的含量較高，這對喀斯特地貌的形成也起到了促進作用。地質運動，包括地球內部力量（如放射性元素蛻變產生的熱能）和外部力量（如太陽輻射、重力能），也對桂林山水的形成產生了影響。這些過程共同作用，塑造了桂林獨特的自然景觀。