火焰山的形成是由多種因素造成的，具體可參考如下：
神話角度。根據中國古代神話故事，火焰山的形成與孫悟空大鬧天宮有關。孫悟空被太上老君放在煉丹爐中煉化，蹬倒煉丹爐導致部分爐磚落下，餘火化爲火焰山。
科學角度。火焰山的形成是長期氣候環境影響的結果，其地理位置特殊，經歷了上億年的風蝕、沙化、雨浸，特別是在長期的高溫、乾旱侵襲後，形成了今天的地貌格局。吐魯番盆地海拔很低，四周高山阻擋了氣流進出，導致空氣流通不暢，太陽輻射的熱量無法散失。加之該地區乾燥少雨，太陽照射時間長，地面植物稀少，地層表面多是易吸熱的砂石層。礫石的比熱容較小，升溫很快，溫度明顯高於其他地區。這些因素共同導致了火焰山的極端高溫環境。
地質角度。遠古時代，由於天氣極端炎熱，堆積的砂石泥土中的鐵元素經過高溫氧化，形成了大量紅色的氧化鐵。隨着地殼運動的作用，這些被氧化了的紅砂、紅巖和紅泥逐漸抬升成起伏連綿的山勢和縱橫的溝壑，形成了火焰山的獨特地貌。