河谷地貌的形成是一個受地殼運動、氣候、水流侵蝕、剝蝕和沉積作用共同影響的過程，通常可以分為幾個階段：
地殼穩定期。在這個階段，河流在汛期水量增大，水位上漲，對河岸兩側施加更大的壓力。這導致河道變寬，河水可能漫過河岸，在洪水期間攜帶大量泥沙在河岸兩側發生沉積，形成河漫灘。
地殼抬升期。隨後，地殼發生抬升，落差增大，河流侵蝕能力加強。這導致河漫灘被向上抬升，而河流則向下侵蝕，形成階地。
河流侵蝕和沉積作用的交替階段。河流的侵蝕作用主要向下遊方向進行，導致河谷加深和延長。隨著河道的沖刷趨於平穩，河流開始侵蝕凹進的河岸，在凸岸堆積，形成更加彎曲的河道。
河谷的進一步發展。在河流的長期作用下，谷坡可能發生片蝕、溝蝕和塊體崩落，谷底包括河床和河漫灘；谷坡是河谷兩側的岸坡，常有河流階地發育。
河谷地貌的形成還受到氣候的影響，如降雨和融雪水的影響。此外，河谷的形態和結構對於水工建築物的位置、結構形式、樞紐布置和施工方法等有重要影響。