El relieve es el resultado de la evolución geológica en la que se han alternado fases orogénicas con otras de calma. Los relieves que hoy apreciamos son efecto de la interacción de estas dos fuerzas. La historia geológica, condicionada por su posición entre la placa eurosiberiana (Laurasia) y la placa africana (Gondwana), separadas por el Mar de Thetis, se vio afectada por las orogenias Herciniana y Alpina.

El proceso de formación del relieve podemos dividirlo en las siguientes fases:

a) Era Precámbrica (4000-600 millones de años)

Los mares dominaban la actual península. Emergieron algunos relieves en Galicia y el oeste de la actual meseta, pero fueron erosionados y cubiertos al final.

b) Era Primaria o Paleozoico (600-230 millones de años)

El continente único (Pangea) se divide en dos grandes placas (Laurasia y Gondwana) separadas por el Mar de Thetis. La Península sigue sumergida actuando como un geosinclinal que se va rellenando de los sedimentos de la erosión. Estos sedimentos son comprimidos por la orogenia herciniana (periodo Carbonífero) que levanta una gran cordillera de dirección NW-SE (Macizo Hespérico) y otras piezas menores (Macizo de Aquitania, el del Ebro y Catalano-Balear y el Bético-Rifeño). Al final de esta era, habían sido arrasados por la erosión. El Macizo Hespérico se había convertido en un zócalo inclinado hacia el E y será la base de la Meseta.

c) Era Secundaria o Mesozoica (230 a 65 millones de años)

Periodo de calma donde predomina la erosión y la sedimentación. También se producen periodos de transgresiones y regresiones marinas. La sedimentación se produjo en dos zonas ocupadas por el mar:

1. En el borde oriental de la Meseta, inclinada entonces hacia el este, donde las transgresiones marinas dejaron sedimentos.
2. En las fosas marinas situadas entre los macizos hercinianos (fosas Pirenaica y Bética), donde se acumularon sedimentos.

d) Era Terciaria o Cenozoica (65 a 1,8 millones de años)

Es un periodo clave en la formación del relieve y de gran actividad tectónica. El choque de las placas euroasiática y africana va a tener dos consecuencias:

• Por un lado, la microplaca ibérica queda unida a Europa.
• Por otro, se produce la orogenia alpina, que afectó a las tierras emergidas en el Paleozoico (antiguo Macizo Herciniano) donde se rompieron y desnivelaron los viejos materiales paleozoicos, duros y rígidos, mientras los sedimentos mesozoicos, más flexibles y elásticos, se plegaron y emergieron, dando lugar a grandes cordilleras.

Sus efectos fueron los siguientes:

En el interior del antiguo Macizo Hespérico:

Con sus materiales rígidos e incapaces de plegarse, se rompe, se hunden algunas partes (Horst) creando las depresiones interiores o cuencas sedimentarias de la Meseta (cuencas del Duero, Tajo y Guadiana); y se levantan otras (Graben) formando las cordilleras interiores (Sistema Central y Montes de Toledo). La meseta quedará basculada hacia el oeste.

En los bordes del Macizo Hespérico:

Se deforman y levantan formando cordilleras que aíslan el interior peninsular, aunque presentan una doble naturaleza:

1. De la deformación y/o fractura del rígido y antiguo zócalo herciniano: Macizo Galaico-Leonés, parte occidental de la cordillera Cantábrica, Sierra Morena.
2. De la fractura y plegamiento de los sedimentos mesozoicos apareciendo así cordilleras de cobertera: la parte oriental de la cordillera Cantábrica y el Sistema Ibérico.

Otras consecuencias de la orogenia alpina:

• Se levantaron las cordilleras alpinas: pliegue de los sedimentos de las fosas marinas durante el Secundario: los Pirineos, los Montes Vascos, las Cordilleras Béticas y las cordilleras costero-catalanas. Como prolongación de las Béticas surgieron las islas Baleares, aunque Menorca se relaciona geológicamente con el viejo Macizo Catalano-Balear.
• Se formaron las depresiones entre las nuevas cordilleras y los bordes del viejo macizo Hespérico, y cuencas sedimentarias (Ebro, Guadalquivir). Eran fosas marinas pero fueron colmatándose de sedimentos durante el Cuaternario.
• Surgieron focos de actividad volcánica: el Campo de Calatrava (Ciudad Real), Olot (Gerona) o el Cabo de Gata (Almería).
• La orogenia alpina rasgó el fondo del Atlántico y con la salida de materiales volcánicos a través de las fracturas comenzó la formación de las islas Canarias.

e) Era Cuaternaria (1,8 mill. de años – actualidad)

Periodo erosivo de calma en la que los sedimentos se van acumulando en las depresiones formadas antes. Se alternan fases glaciales (intenso frío) e interglaciales, provocando la aparición del glaciarismo (glaciares de circo y de valle, y lagos al fundirse) y de terrazas fluviales. Se establece la actual red hidrográfica y se producen movimientos de ascenso y descenso del nivel del mar, que modifican la línea de costa.