青藏高原有确切证据的地质历史可以追溯到距今4-5亿年前的奥陶纪，其后青藏地区各部分曾有过不同资料的地壳升降，或为海水淹没，或为陆地。
到2.8亿年前（地质年代的早二叠纪），今青藏高原是波涛汹涌的辽阔海洋。
这片海域横贯现在亚欧大陆的南部地区，与北非、南欧、西亚和东南亚的海域沟通，称为特提斯海、或古地中海，当时特提斯海地区的气候温暖，成为海洋动、植物发育繁盛的地域。
其南北两侧是已被分裂开的原始古陆（也称泛大陆），南边称冈瓦纳大陆，包括今南美洲、非洲、澳大利亚、南极洲和南亚次大陆；北边的大陆称为亚欧大陆，也称劳亚大陆，包括今欧洲、亚洲和北美洲。
青藏高原是世界上最年轻的一个高原。
2.4亿年前，由于板块运动，分离出来的印度板块以较快的速度开始向北向亚洲板块移动、挤压，其北部发生了强烈的褶皱断裂和抬升，促使昆仑山和青海可可西里国家级自然保护区隆升为陆地。
随着印度板块继续向北插入古洋壳下，并推动着洋壳不断发生断裂，约在2.1亿年前，特提斯海北部再次进入构造活跃期，北羌塘地区、喀喇昆仑山、唐古拉山、横断山脉脱离了海浸。
到了距今8000万年前，印度板块继续向北漂移，又一次引起了强烈的构造运动。
冈底斯山、念青唐古拉山地区急剧上升，藏北地区和部分藏南地区也脱离海洋成为陆地。
整个地势宽展舒缓，河流纵横，湖泊密布，其间有广阔的平原，气候湿润，丛林茂盛。
高原的地貌格局基本形成。
地质学上把这段高原崛起的构造运动称为喜马拉雅运动。
随着印度板块不断向北推进，并不断向亚洲板块下插入，青藏高原在对此上升阶段中形成。
青藏高原的形成并不是一次就完成的，其抬升过程不是一次性的猛增，也不是匀速的运动，而是经历了几个不同的上升阶段。
每次抬升都使高原地貌得以演进。
其上升速度曾几度达到停止，但有时也非常迅速。
距今一万年前，高原抬升速度更快，曾达到每年7厘米，使之成为当今地球上的世界屋脊。
今天的青藏高原中部以风化为主，而边缘仍在不断上升。
[16-17]大概在距今1500万年前，才形成了现在这样一个青藏高原。
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2024年3月，由中国地质科学院地质研究所（深地实验室）侯增谦院士牵头，联合中国科学院地质与地球物理研究所、中国科技大学和中国地质大学（北京）等科研人员提出青藏高原东向生长新模式，解决了国内外学术关于青藏高原东向生长驱动机制的难题。
该研究成果已在线发表于国际权威地学期刊《自然·地球科学》
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