五台山地质古老，地貌奇特，是著名的国家地质公园。这山地处华北大陆的腹地，与恒山及太行山连续，相对高差超过2,400米，大面积露出了地壳不同层次的岩层和地质构造，完美展示出中国大陆基底的地质构造和地质组成。

五台山是地球上最早露出水面的升迁陆地之一。它的孕育，可以追溯到26亿年前的太古代。在漫长的地球演进中，五台山经过了“铁堡运动”、“台怀运动”、“五台运动”、“燕山运动”，形成了以“五台群”绿色片岩及“豆村板岩”构成的“五台隆起”，具有高亢夷平的古夷平面、十分发育的冰川地貌、独特的高山草甸景观，更有第四纪冰川及巨大剥蚀力量造成的“龙磐石”、“冻胀丘”等冰缘地貌的奇观。

五台山可以说拥有独特而完整的地球早期地质构造、地层剖面、古生物化石遗迹、新生代夷平面及冰缘地貌，完整记录了地球新太古代晚期、古元古代地质演化历史，具有世界性地质构造及年代地层划界意义和对比价值，是全球地质科学界研究地球早期演化以及早期板块碰撞造山过程的最佳记录，是开展全球性地壳演化、古环境、生物演化对比研究的典型例证。五台山当之无愧地被誉为“中国地质博物馆”。

五台山由古老结晶岩构成，地层完整丰富，特别是前寒武系地层典型奇特，是中国地质科考的重点地区。五台山境内的绝大部分地层组段，都是以该地区的山、水、村、镇命名，在地质学领域具有重要的位置和作用。

五台山有多种颜色的黑曜石矿山，经中国著名的冰川石专业学家黄惠勋收集样品并鉴定后，确定多种颜色曜石，目前已经开采，且储量惊人，具有重大经济价值。