在2.7亿多年前，云南的昆明地区还是一片宽广的海洋，这里阳光充足，温度适宜，海水中生活着大量的贝壳类和珊瑚类生物。各种生物遗体或遗迹埋藏于沉积物中，石化之后便形成了化石。
在海水的压力作用下，化石和其他碎屑形成了石灰岩。石灰岩是以方解石为主要成分的碳酸盐岩，容易被水溶解，尤其是在水体中富含二氧化碳时，因此石灰岩又被称为可溶性岩。
又过了1亿年，地壳运动使这片地区脱离了海洋环境，上升成为了陆地，并爆发了大规模的火山活动，滚滚岩浆从地下深处沿断裂喷溢而出。
炽热的岩浆流进这片区域，使早期形成的石芽、石柱被烘烤和掩埋。这些来自水中的岩石经受了地狱之火的考验，岩浆冷却后成为玄武岩，厚度达到了400多米。
在之后的近2亿年间，这片地区一直处于被玄武岩覆盖和缓慢的抬升状态。由于剥蚀作用，玄武岩盖层变得越来越薄。石灰岩和早期的石林重新露出地表，并开始新一轮的发育，这一轮发育持续了约1000多万年。
到了5000多万年前的始新世时期，在早期喜马拉雅造山运动的影响下，这片地区掀斜抬升，形成了一个大型的内陆湖泊，称为“路南古湖”。
地表水不断从湖周向古湖汇集，同时将剥蚀下来的物质带入湖中，在湖底形成了厚厚的碎屑沉积，因颜色呈红色，所以又称红层沉积。
到2300万年前的渐新世末期，由于地壳抬升，古湖中心南移，湖水面积也逐渐缩小，最后在南部大叠水一带出现了悬崖，湖水泄出，古湖消亡。
在此期间，随着青藏高原的隆起，这片地区也处在持续的抬升过程中，那么就使水具有了较大的向下侵蚀的能力。随着侵蚀面积的加大和不匀均状况，逐渐就发育成了后来垂向立体的石林景观。
在地壳抬升过程中，岩石不断受到力的挤压后，在垂直方向上便产生了两组以上的裂隙，在平面上形成了网格状，然后水和生物沿这些裂缝向下溶蚀岩石。随着裂缝的加深加宽，一个个石柱分离出来，再经构造抬升，石柱露出地表，组合在一起就形成了石林。
云南石林景观