五台山地質古老，地貌奇特，是著名的國家地質公園。這山地處華北大陸的腹地，與恒山及太行山連續，相對高差超過2,400米，大面積露出了地殼不同層次的岩層和地質構造，完美展示出中國大陸基底的地質構造和地質組成。

五台山是地球上最早露出水面的升遷陸地之一。它的孕育，可以追溯到26億年前的太古代。在漫長的地球演進中，五台山經過了「鐵堡運動」、「台懷運動」、「五台運動」、「燕山運動」，形成了以「五台群」綠色片岩及「豆村板岩」構成的「五台隆起」，具有高亢夷平的古夷平面、十分發育的冰川地貌、獨特的高山草甸景觀，更有第四紀冰川及巨大剝蝕力量造成的「龍磐石」、「凍脹丘」等冰緣地貌的奇觀。

五台山可以說擁有獨特而完整的地球早期地質構造、地層剖面、古生物化石遺跡、新生代夷平面及冰緣地貌，完整記錄了地球新太古代晚期、古元古代地質演化歷史，具有世界性地質構造及年代地層劃界意義和對比價值，是全球地質科學界研究地球早期演化以及早期板塊碰撞造山過程的最佳記錄，是開展全球性地殼演化、古環境、生物演化對比研究的典型例證。五台山當之無愧地被譽為「中國地質博物館」。

五台山由古老結晶岩構成，地層完整豐富，特別是前寒武系地層典型奇特，是中國地質科考的重點地區。五台山境內的絕大部分地層組段，都是以該地區的山、水、村、鎮命名，在地質學領域具有重要的位置和作用。

五台山有多種顏色的黑曜石礦山，經中國著名的冰川石專業學家黃惠勳收集樣品並鑑定後，確定多種顏色曜石，目前已經開採，且儲量驚人，具有重大經濟價值。