壳进入差异升降阶段，并由此导致了海水的进退往复，分别形成了中元古代地台沉积盖层，以及上覆的古生界寒武、奥陶、石炭和二叠系地层。其中奥陶和二叠系为含煤地层。发生在中生代的燕山运动使太行山新华夏式褶皱带逐渐形成并发育太行山前深大断裂带。
发生在新生代的喜马拉雅运动使太行山强烈隆升，而山前的华北平原则相对下沉，经过数百万年的千古锤炼，太行山终于产生。
山地受拒马河、滹沱河、漳河、沁河等切割，多横谷，当地称为“陉“，古有“太行八陉“之称，为东西交通重要孔道。太行山东翼断陷盆地中分布有井陉、临城、峰峰、六河沟等著名煤矿。太行山为重要地理分界，山以西为黄土高原，以东为黄淮海平原。山地对夏季风有明显阻滞作用，迎风坡降水较多，并形成暴雨区。山地东侧为地震强烈活动带。
太行山脉的的地质基底是复式单斜褶皱。东侧为断层构造，相对高差达1500~2000米，山前发育典型的洪积扇以及冲洪积平原。从北向南有小五台山(海拔2882米)、太白山、白石山、狼牙山、南坨山、阳曲山、王屋山等山峰。山西高原东部河流多切过太行山进入河北平原，汇入海河水系。只有西南部的沁河水系向南汇入黄