泰山的形成是一箇複雜且漫長的地質演化過程，主要經歷了以下幾個階段：
泰山地區在太古代時期曾是一箇巨大的沉降帶或海槽，隨着時間的推移，這裏堆積了厚厚的泥砂質岩層和一些基性火山岩。
經過泰山運動，這個沉降帶原先堆積的岩層褶皺隆起成爲古陸，形成了巨大的山系，這時，古泰山開始露出海面。
伴隨着岩層的褶皺，產生了一系列斷裂、岩漿活動和變質作用，導致原先沉積的岩石發生變質。
經過大約二十億年的長期風化剝蝕，地勢逐漸平緩。在古生代早期，華北廣大地區大幅度下降，古泰山沉沒海底，又在古老變質岩的剝蝕面上沉積了厚達2000多米的沉積岩地層。
到了中生代晚期，由於太平洋板塊向亞歐大陸板塊的擠壓和俯衝，泰山在燕山運動的影響下發生廣泛的褶皺和斷裂。在這個過程中，泰山山體快速抬升，南部山區猛烈抬升，形成了南高北低的明顯掀斜斷塊山。
隨着地殼的持續運動，泰山繼續遭受風化剝蝕，覆蓋在古老變質岩上的沉積岩被逐漸剝蝕掉，泰山的基本輪廓開始顯現。
新生代時期，泰山地區繼續大幅抬升，其基本輪廓在大約三千萬年前的新生代中期基本形成。泰山還在以每年約1萬年的速度緩慢上升。
綜上所述，泰山的形成是一箇涉及多次地殼運動、岩漿活動、變質作用和長期風化剝蝕的複雜過程。