
Die Allgäuer Alpen sind aus Sedimentgesteinen aufgebaut, die im Erdmittelalter und zum Teil auch noch in der Erdneuzeit abgelagert wurden. Durch den Druck der afrikanischen Platte auf die eurasische Platte wurden vor ca. 100 Mio. Jahren die Gesteinsschichten angehoben, gefaltet, horizontal transportiert und teilweise übereinandergeschoben. Dadurch lagern heute in den Allgäuer Alpen zum Teil ältere Gesteine über jüngeren.
Die höchsten Gipfel der Allgäuer Alpen werden vom Hauptdolomit gebildet: Der Entstehungsort dieser Gesteinsart geht bis ins Trias-Zeitalter vor 250 Mio. Jahren zurück. Der Hauptdolomit wurde dann weit nach Norden verschoben, gefaltet und aufgestellt. Nach Erosion und Abtragung wurde aus diesem Hauptdolomit die wild anmutende Felsregion der Allgäuer Hochalpen.
Den Hauptdolomit-Gipfeln vorgelagert liegen weichere Formen aus tonreichem Flyschgestein, das tiefgründig und erosionsanfällig verwittert. Dazwischen nehmen große Bereiche des Naturschutzgebiets Allgäuer Hochalpen Fleckenmergel ein (so genannte „Allgäuschichten“) – oft Berge mit langen scharfen Graten und steilen von Erosionsrinnen gefurchten Hängen. Die Fleckenmergel enthalten äußerst fruchtbare Böden mit einer artenreichen Vegetation, selbst in Lagen über 2.200m. So ist in den Allgäuer Hochalpen eine einzigartige Vegetation erhalten geblieben, die erst wieder in den Zentralalpen zu finden ist.
Während der Erdneuzeit (Quartär, vor 2,4 Mio. Jahren) wurden die folgenden Gesteine abgelagert:Molasse, Flysch und Helvetikum.
Aber auch die Eiszeiten haben die Allgäuer Hochalpen geprägt:
In den Allgäuer Alpen kann man auch die „jüngeren“ Spuren der letzten Eiszeit vor etwa 20.000 Jahren erkennen; Gletscherströme bis zu 700m mächtig füllten ursprünglich die Hochtäler. Nur die obersten Berggipfel waren gletscherfrei und damit der Frostverwitterung ausgesetzt, während die Gletscherlast darunter liegende Gesteinsschichten gedrückt, gehobelt, vermischt und verfestigt hat. Ursprüngliche V-Täler wurde zu eiszeitlichen U-förmigen Querschnitten geformt (eiszeitliches Trogtal), das an mancher Stelle eindrucksvolle Trogschlüsse bildet.
An den Hängen unterhalb der Gipfel und Grate fräste das Eis tiefe, steilwandige Mulden in den Felsuntergrund (Kare). Wie natürliche Dämme stauen sich heute kristallklare Karseen (Seealpsee, Eissee, Schrecksee). Unterhalb der Kare fällt das Gelände oft in jähem Sturz zu tiefen Tälern ab, die einst von langsam vorwärts kriechenden Talgletschern gefüllt waren.