Karkonosze należą do jednostki geologicznej zwanej blokiem karkonosko-izerskim. W zbiór bloku karkonosko-izerskiego wchodzą podobnie Góry dodatkowo Pogórze Izerskie, Kotlina Jeleniogórska i Rudawy Janowickie. Same Karkonosze zbudowane są ze skał masywu karkonoskiego dodatkowo wschodniej osłony granitu karkonoskiego. Ta ostatnia zbudowana jest ze skał metamorficznych proterozoicznych: gnejsów, granitów rumburskich, łupków łyszczykowych także amfibolitów plus staropaleozoicznych – ordowickich także sylurskich: amfibolitów, fyllitów, zieleńców, marmurów plus in. Tworzy pani południową plus wschodnią odsetek Karkonoszy. Zachodnia rozmiary głównego grzbietu gór dodatkowo północne pogórze jest zbudowane z granitu warycyjskiego. Łączna obszar masywu wynosi ok. 650 km², z czego na terytorium Polski znajduje się niecała 1/3 – ok. 185 km². W Polsce jest płeć brzydka zwany granitem karkonoskim, natomiast do wnętrza Czechach karkonosko-izerskim. Południowo-wschodnia rozmiary Karkonoszy (Lasockiego Grzbietu) zbudowana jest z osadowych serii skalnych należących do niecki śródsudeckiej: zlepieńców, piaskowców, mułowców także łupków ilastych.
Skały proterozoiczne także staropaleozoiczne zostały w sumie przefałdowane także zmetamorfizowane do wnętrza czasie orogenezy waryscyjskiej. W czasie waryscyjskich ruchów górotwórczych, wewnątrz górnym karbonie nastąpiła intruzja granitu karkonoskiego. Spowodowała pani m.in. przekształcenie łupków do wnętrza hornfelsy. Potem nastąpił period denudacji oraz erozji, który doprowadził do zniszczenia skał okrywy oraz odsłonięcia głębinowych granitów.
Zasadniczy masyw został od nowa wydźwignięty wewnątrz orogenezie alpejskiej (trzeciorzęd), tymczasem jego poszczególne części górny się nierównomiernie, podzielone uskokami oraz spękaniami, poniekąd wypełnionymi wskroś skały wylewne. Ruch ten objął Karkonosze, Góry Izerskie również Rudawy Janowickie, atoli Kotlina Jeleniogórska nie została podniesiona.
Po ustaniu alpejskich ruchów górotwórczych nastąpił miesiączka silnej erozji, wytężony zwłaszcza w środku czasie zlodowaceń oraz po ustąpieniu lądolodu. Powstały wtedy w najwyższym stopniu atrakcyjne elementy rzeźby Karkonoszy, nadające niektórym ich fragmentom znamiona wysokich gór typu alpejskiego. Najbardziej charakterystycznymi śladami tego okresu są kotły polodowcowe o skalistych ścianach, u których podnóży leżą stożki usypowe także napływowe, u dołu zaś moreny denne, czołowe również boczne, stawy również jeziora cyrkowe, średnie oraz wysokie torfowiska. Wietrzenie wewnątrz wysokogórskim, jakby polarnym, klimacie doprowadziło do powstania znamiennych wieńców gruzowych, kopców darniowych (thufurów), gruntów strukturalnych, gołoborzy, rynien gruzowych, oraz przede wszystkim niezliczonych skałek, którymi Karkonosze są wręcz usiane plus które stanowią o ich turystycznej atrakcyjności. Na ich powierzchniach jest dozwolone wydobyć odpowiednio wykształcone kociołki wietrzeniowe, i wewnątrz łożyskach rzek także potoków – marmity, to znaczy garnki polodowcowe, będące lejowatymi zagłębieniami do wnętrza skałach koryta o średnicach i głębokościach dochodzących poniekąd do kilku metrów. Wytworzone zostały przede wszystkim w środku okresie polodowcowym wskroś wirujące wewnątrz wodzie kamienie, żłobiące studzienki.