白云山的生成与隆起,历程十分壮观。广从断裂与广州-罗浮山断裂自古生代(距今约5.7亿年前至2.5亿年前)以来出现过多次活动,构造运动和岩浆活动等对区域内的岩层扰动很大,原岩面目全非,也没能保留下来什么生物化石。借助现代科学手段测定,白云山一带地层形成年代,大约在“中泥盆统桂头群”时期,也就是距今近4亿年前。真正意义上的“白云山”形成于约6000万年以前。当时广州的地形是白云山高起成山,侏罗浅海沉积被花岗岩侵入,部分砂岩变质成为坚硬不透水的石英岩层,成了留在花岗岩岩体内的“俘虏体”,它们构成了白云山崖壁的地形基础。同时,白云山两侧却是断裂陷落的低地,从今三元里到今老城区范围,从今老城区范围再到今沙河一带,围绕着白云山的都是浅水湖盆或大河谷地,堆积着大量红色岩系。古白云山经历了第三纪约6000万年的侵蚀,上面的古生代砂页岩才被蚀去,露出地下深处凝固的花岗岩。