硃砂的形成主要與地質活動、化學沉積作用以及自然風化有關，具體過程如下：
地質活動。火山噴發、地殼運動等地質活動，會使地下的硫化物（包括硫化鐵等）被釋放到地表，或者使地下深處的熱水和氣體湧出地表，形成熱液脈。這些熱液脈中富含礦物質，與周圍的氧氣、水分以及其他元素反應，形成氧化鉛等化合物。
化學沉積作用。溶解在水中的硫化物會經過長時間的化學沉積作用，在不同的沉積層中形成含有硃砂的層位。隨著時間的推移，這些含有硃砂的沉積層經過變質作用和高溫高壓的作用，硃砂逐漸從沉積層中分離出來，形成了硃砂礦石。
自然風化作用。長時間的風化作用會使硃砂礦石逐漸破碎，形成硃砂顆粒。同時，在適宜的氣候環境下，如溫暖濕潤的氣候，有助於熱液脈中的化合物與周圍的其他物質進一步反應，形成硃砂晶體。
硃砂的形成需要經歷長時間的地質變化和複雜的自然條件，因此硃砂資源十分珍貴。在中國，湖南省新晃、貴州省銅仁等地是硃砂的著名產地。
此外，硃砂的主要成分是硫化汞（HgS），呈現出獨特的朱紅色，這是由於晶體內部的電子躍遷所產生的。硃砂的色彩鮮艷、持久，且具有特殊的物理和化學性質，在古代就被廣泛用作顏料、飾品和藥物等。