Các vận động nâng hạ diễn ra mạnh mẽ trong lòng Trái Đất từ vài chục triệu năm trở lại đây, cùng với quá trình karst hóa chủ yếu đang ở giai đoạn trẻ trong điều kiện nhiệt đới, đã để lại trên Cao nguyên đá Đồng Văn nhiều kiểu dạng cảnh quan karst đặc sắc, như karst dạng dãy, dạng chóp nón, lũng - đỉnh, kim tự tháp, rừng đá, hoang mạc đá, hang động... và đặc biệt là các hẻm vực karst hùng vĩ, trong đó nổi tiếng nhất là hẻm vực Tu Sản trên sông Nho Quế sâu đến 700 - 800m.