大约在35亿年前，天目山这方土地，没有山峦，没有草木，而是一片汪洋大海，海藻、海螺、海贝等海洋生物和水陆两栖的恐龙类古生代生物是主角。
　　这一片海域的底端是巨厚的硅质、碳酸质、砂泥质的建造。这层被海水淹没了的复杂地层建造，始终没有停止内部的挤压、伸拉和搓揉。结果，经过大约三亿年的奥陶纪，海底下的地质层渐渐隆起，海水渐渐向东退去，陆地也渐渐显露，天目山出世了。
　　天目山开始出头露面以后，陆地上出现了成片的绿色植物，有藻类、蕨类、有花草、灌木和乔木。丰茂的草木招来了动物的繁衍栖息，从出土的动物化石表明，这里有大象、犀牛、灵猴、也有熊猫。这时候只是大自然塑造的“毛坯”，还没有这么多奇峰怪石。
　　万万没想到，就在奥陶纪末的一天，在天目山这块平静的土地上，突然爆发了火山运动，天崩地裂一声巨响，炽热的地下岩浆从一褶皱处喷出。火山喷发口，岩浆越堆越高，就堆成了一座山，天目山的主体就是这样堆起来的。以现在的后山门至大觉寺断裂为界，上部为火成岩，下部为沉积岩。再经过岩石的松散破裂和崩落，冲刷剥蚀等“艺术加工”，就变成了一幅奇妙的图画，千丈岩、四面峰、倒挂莲花峰这些奇峰怪石、峭壁突岩、峡谷泉瀑就这样形成了。地质学上称这个地壳变化为燕山期火山运动，距今1．5亿年。
　　当第四纪冰川来临时，天目山是白雪皑皑，地冻成冰，一片琼琳世界，冰川汇集在山坡上和凹地，形成了一个个U形冰斗，开山老殿和东茅蓬后面的大凹地及西关千亩田就是大冰川。冰斗移动的搬运动力，对山峰进行雕凿，对岩石进行解剖和搬动。那高耸入云的天柱峰(仙人顶)，是四面冰斗形成的角峰；那片片如锯的“仙人锯板”，是两壁冰斗形成的刃脊；那飞练如缟的伏虎岩瀑布和东天目山的东、西两瀑，是高低冰斗形成的悬谷；东西堆玉涧、钟楼石和禅源寺前的“七星石”便是冰川移动推来的岩石，天目山是典型的冰川地形。
　　天目山主体分东、西两蜂，两峰的峰巅又各有一池，如“双目”仰视苍穹，“天目山”也就是这样叫出来的，这也是大自然雕塑家们的特殊处理。把“天池”比作眼睛，也算是一种智慧，赋予了人格。但真正的道理，它不是眼睛，而是当年火山爆发时的岩浆喷口，或许和雁荡山的大龙湫、小龙湫的形成一样，都是燕山期火山运动留给人类的造化。