Dựa vào kết quả nghiờn cứu về địa chất và Hồ sơ Di sản thế giới cho thấy lịch sử tiến hoỏ cỏc thành tạo địa chất và thế giới cổ sinh, tiến hoỏ địa mạo và sự đa dạng địa hỡnh gắn liền với lịch sử phỏt triển vỏ Trỏi đất. Mỗi một giai đoạn phỏt triển được định hỡnh bởi một kiểu cấu trỳc đặc trưng gọi là bỡnh đồ kiến trỳc. Vựng
Phong Nha - Kẻ Bàng hiện tại là kết quả tổng hợp của 5 giai đoạn phỏt triển lớn trong lịch sử phỏt triển vỏ Trỏi đất trong khu vực:
1) Giai đoạn Ordovic muộn - Silur (463,9 - 430 triệu năm): Vỏ trỏi đất bị phỏ vỡ, sụt lỳn thành tạo đỏ lục nguyờn của hệ tầng Long Đại, phõn bố dạng tuyến kộo dài theo hướng Tõy Bắc – Đụng Nam, chứa cỏc húa thạch Graptolithina tuổi O3-S1.
2) Giai đoạn từ Devon giữa đến Devon muộn (386 - 362,5 triệu năm): Lần thứ hai vỏ trỏi đất bị sụt vừng, biển mở rộng. Thành phần trầm tớch tiến húa từ cỏc bột kết đến acgilit xen đỏ vụi chứa cỏc tập hợp húa thạch đặc trưng tương ứng.
3) Giai đoạn Carbon - Permi (362,5 - 245 triệu năm): Giai đoạn tạo đỏ vụi dạng khối tuổi Carbon – Permi, vỏ trỏi đất vựng PN-KB bị phỏ vỡ lần thứ 3, tạo bồn trũng nụng, dạng đẳng thước (biển nội lục), chứa cỏc húa thạch cú tuổi từ Carbon hạ đến Carbon trung, cuối cựng là Permi.
4) Giai đoạn tạo nỳi Mezozoi (Trias, Jura, Creta): Khối đỏ vụi PN-KB nõng lờn khỏi mặt biển, quỏ trỡnh Karst, phong húa và bào mũn xảy ra.
5) Giai đoạn Kainozoi: Giai đoạn tạo nỳi và hỡnh thành hệ thống hang động cổ Karst Phong Nha - Kẻ Bàng.