Historia geologiczna Gór Sowich sięga początków historii Ziemi sprzed 4,5 miliarda lat. Od tego czasu teren obecnych Sudetów przeszedł wielokrotną metamorfozę. Najstarsze skały możliwe do znalezienia w tym rejonie to hornblendyty z Bystrzycy Górnej, datowane na 1,2 miliarda lat.

Pod względem geologicznym Góry Sowie zbudowane są głównie z gnejsu, najstarszego budulca skalnego ze wszystkich gór w Polsce, a nawet w Europie. Gnejsy obecnych Gór Sowich powstawały w dolnym piętrze ery prekambryjskiej w archaiku. Na początku ery paleozoicznej Góry Sowie były dnem morskim przejawiającym aktywność wulkaniczną. Wtedy doszło do osadzenia się (sedymentacji) skał osadowych – piasków, iłów, wapieni, a w nich skamieniałości. Następnie morze wycofało się i podczas orogenezy kaledońskiej wyniesione zostały na tym terenie olbrzymie góry, a skały pierwotne z poprzedniej ery uległy procesom przeobrażeniowym np. granity prekambryjskie przeobraziły się w gnejsy, powstały dalsze partie łupków metamorficznych – krystalicznych. Następnie przez około 100 milionów ląd masywu kaledońskiego ulegał niszczeniu. W tej epoce erozja znacznie obniżyła potężne góry okresu kaledońskiego. Między obecnym, twardym gnejsowym blokiem Gór Sowich, a resztą masywu powstało wtedy zapadlisko, w którym zbierały się skały osadowe. Podczas hercyńskich ruchów górotwórczych w erze paleozoicznej doszło do podzielnia i wyniesienia masywu kaledońskiego. Powstały wtedy główne zręby brzeżne dzisiejszych Sudetów. Można więc powiedzieć, że najstarsze z Sudetów są Góry Sowie. Podczas dalszej części ery paleozoicznej w czasie aktywności wulkanicznej oraz wylewów law porfirowych i melafirowych powstały złoża tych skał i trwało dalsze formowanie się skał osadowych. W niecce śródsudeckiej powstawały z osadów organicznych pokłady węgla kamiennego. W końcowym okresie paleozoiku cały obszaru Gór Sowich zalewało morze. Podczas następnej ery, mezozoiku, podczas słabych ruchów kimeryjskich nastąpiło cofnięcie się morza i rozpoczęła dalsza erozja skał osadowych z okresu zalewu morskiego. Następnie doszło do wtórnego zalania morzem górnokredowym. Po kolejnym cofnięciu się morza nastąpiła tzw. orogeneza młodosaksońska, która pogłębiła wyrównane już uskoki tektoniczne pochodzące z fałdowania hercyńskiego. Podczas kenozoiku w starszym paleogenie i neogenie (w trzeciorzędzie) klimat był ciepły i wilgotny, więc góry ulegały silnej erozji wodnej, która ukształtowała dzisiejszy kształt dolin. Ruchy tektoniczne, które nasilały się począwszy od środkowego oligocenu a swe apogeum osiągnęły w miocenie i pliocenie, spowodowały blokowe wypiętrzenie części Gór Sowich wzdłuż linii sudeckiego uskoku brzeżnego. Właśnie podczas tej ery, która trwa do dzisiaj doszło po fałdowaniu alpejskim do trzech zlodowaceń i trzech okresów cofania się lądolodu. Podczas tego procesu doszło do ostatecznego uformowania się rzeźby gór. Ponadto doszło wtedy też do powstania rumoszy skalnych, glin zboczowych oraz osadów rzek i potoków.