Karkonosze wraz z Królewskim Śnieżnikiem [czes. Králický Sněžník] oraz Grubym Jesionikiem [czes. Hrubý Jeseník] tworzą Wysokie Sudety, uderzący masyw górski, który w kierunku zachodnim nawiązkuje do kolejnych, równie starych geologicznie, paleozoicznych, niewapiennych pogórzy Europy środkowej, tzw. Hercynidów (Krušné hory, Harz, Schwarzwald, Vogézy oraz Francuskie średniogórze).
Począrki geologiczne Karkonoszy kwalifikują się do okresu proteozoiku oraz starszego paleozoiku. W trakcie procesów górotwórcych powstała pierwsza postać masywu zwanego Karkonosko-izerskim kristalinikiem. Wietrzenie mezozoiczne, trzeciorzędowe „składanie” alpejskie, następnie zaś erozja wodna oraz ponowne czwartorzędowe pokrycie lodem stopniowo zmieniały naturalny wygląd Karkonoczy aż do obecnej postaci. W ostatnim tysiącleciu oblicze Karkonoszy zmienił przede wszystkim człowiek.