Karkonosze są bardzo starym pogórzem, którego początki sięgają okresu protezoiku. Przeszły przez kilka procesów górotwórczych, podczas których wytworzyły się złożone formy geologiczne. Stanowią świadectwo większości zdarzeń geologicznych, które miały miejsce w tej części Europy od czasów protezoiku do czasów współczesnych.
Do najstarszych skał Karkonoszy należą skały powstałe (zmetamorfizowane) z okresu młodszego protezoiku - krystaliczne łupki (łupek mikowy, ortognejsy, łupki zielone, wapienie krystaliczne, amfibolity oraz kwarcyty). Najczęściej występującymi formami są łupki mikowe oraz ortognejsy. Z paleozoiku pochodzą skały osadowe - piaskowce, zlepieńce, różne łupki i wapienie oraz przekształcone - fylity, wapienie krystaliczne a nawet dolomity, rogowce oraz łupki zielone. Pod koniec paleozoiku przeniknęła z wnętrza ziemi do krystalicznych łupków gorąca magma a następnie powstał korpus z granitu karkonoskiego. Granitowy masyw ukształtował znaczną część Gór Izerskich, zdecydowaną większość polskich oraz około jednej piątek czeskich Karkonoszy.