可可西里山是昆仑山脉南支，或称可可稀立山。横贯西藏自治区东北部与青海省中西部。西起木孜塔格峰（海拔7723米）之南，东止楚玛尔河与沱沱河间的青藏公路以西，呈东西走向。可可西里山东接巴颜喀拉山，二者同为中国三叠系分布最广、发育最好地区。山体大致为一巨大复向斜，三叠系位于轴部，二叠纪地层出露于两翼；与褶曲轴面近于平行的逆冲断构造亦极发育。藏北玛尔盖茶卡北岸，所见二叠纪灰岩竟逆冲于羌塘高原北部第三纪砂砾层之上，成为飞来峰。
可可西里山脉的岩石丰富多样。其中，在西金乌兰湖、移山湖一带发现了具有洋壳性质的蛇绿混杂岩，并发现了大量的放射虫和海绵化石，其时代可确定为早石炭世－早二叠世，这是这一带已知发现的最老地层。这表明，早在3亿年前，可可西里地区就已经是古特提斯海的一部分了。
到了晚二叠世－早三叠世，可可西里地区已属于相对稳定的滨海和浅海环境。科学家在这时的灰岩层中发现了早三叠世的双壳类、腕足类、有孔虫等化石。到中、晚三叠世发生大规模海侵，发现了晚三叠世的双壳类、腕足类、有孔虫等类化石。
变化就在运动中。距今约1.95亿年的三叠纪末，羌塘地块向北推挤，发生强烈的造山运动，于是使乌兰乌拉－夏仑曲断裂以北的可可西里地区褶皱隆起成为山地。
“侏罗纪末，燕山运动使中特提斯两侧的陆块碰撞、隆起成陆。”李建国16日在各拉丹冬地区的确莫山考察时对记者说：“唐古拉山地区出露的地层，完整地记录了这一地区从海洋到陆地的演变过程。”
此后的白垩纪（约1.4亿年前），可可西里地区以山间湖盆广布的面貌出现。在盆地中沉积了红色碎屑岩层，其中发现有非海相双壳类动物群化石。始新世（4500万年前）时，印度板块与欧亚板块碰撞，导致喜马拉雅山运动发生。在可可西里地区形成了宽缓褶皱、冲断及走滑断层。
可可西里地区地层有些缺失不全，但所见地层中的化石门类却十分丰富，从石炭纪到第四纪均有代表性化石存在，如早石炭世和早二叠世的发射虫，晚二叠世的有孔虫，早三叠世的双壳类，中、晚侏罗纪的双壳类、菊石、藻类，早白垩纪和中新世的非海相双壳类、腹足类、植物大化石、孢粉等。始新世的造山运动以后，地处青藏高原腹地的可可西里地区，随着青藏高原的整体隆起而抬升，往后并有明显加快的趋势。可可西里山脉的面目呈现出来。
