大约在2亿多年前，横断山连同青藏高原、四川盆地都还是海洋环境。后来，板块间的剧烈碰撞、挤压，这里发生了沧海桑田的海陆变迁。横断山脉就是在由海转陆的过程中，由于亚欧板块和印度洋板块挤压而形成的褶皱山，是地质作用的结果。
欧亚大陆板块被印度次大陆板块狠狠撞了一下，引发了横断山脉的急剧隆升，使这里成为世界上挤压最紧、压缩最窄的复合造山带。
青藏高原在碰撞过程中遇到很多刚性的地块，北面有塔里木地块，阿拉善地块，东北有鄂尔多斯地块，东面有四川盆地，南面-西南面有印度板块。这样青藏高原周边一圈基本被刚性块体给包围了。在与这些刚性块体的碰撞中，青藏高原的边缘发育非常陡峭的山脉，比如北面的昆仑山，东面的龙门山，西南的喜马拉雅山。
在地质构造上横断山处于南亚大陆与欧亚大陆镶嵌交接带的东翼，当印度板块由南俯冲而来之时，青藏高原因为北有华北地块和塔里木地块的阻截，难以随之向北推进，因而被迫向上生长，与此同时也向东西两端流逸，但东部却又遭到扬子地块的顽强抵抗，只好转向在南北之间寻找发展空间，于是便形成一系列南北走向的山脉。
横断山区是统一的浅海区，属东特提斯的浅水广海，陆壳性质，是冈瓦纳古陆的广阔大陆架。晚古生代开始发生分异，扬子地块首先从冈瓦纳古陆分裂出来，并向华北方向漂移。扬子地块与昌都地块间就产生了一个力偶，相互间出现左旋张扭运动，进而产生张扭性破裂。[16]
泥盆一石炭纪时期，包括昌都地块在内的拉萨一察隅地块还稳定于南纬30°左右，而当时扬子地块已漂移到北纬20°左右。随着时间的推移和运动状态的持续发展，张裂槽继续扩张，逐步出现程度不等的洋壳，形成成带的串珠状洋盆，乃至大洋。[16]