La orogénesis se produce en diferentes periodos (eón) y ciclos geográficos, que afectan de manera diferente a la superficie terrestre; el término orogénesis significa origen o formación de las montañas; etimológicamente proviene de las palabras griegas ὄρος (montaña), y γένεσις (origen): hace alusión realmente a la formación de las cordilleras debido a las fuerzas internas o endógenas, es decir, tectónicas, tanto tangenciales como horizontales, bien sean de plegamiento, de fractura, etc.
En geología y geomorfología se considera que la mayor parte de las montañas se formaron por movimientos de la corteza terrestre. La teoría de la tectónica de placas, ligada al concepto de expansión del fondo oceánico, ha ayudado a explicar este proceso. Simplificando, este modelo teórico considera que la litosfera está dividida en grandes placas que se desplazan unos cuantos centímetros al año debido a las fuerzas internas del planeta (donde la temperatura es muy elevada), lo que provoca que colisionen, se separen o se deslicen de forma lateral. La colisión de las placas litosféricas continentales suele favorecer el surgimiento de alineaciones montañosas; su separación puede originar rift valleys. Las erupciones volcánicas también generan montañas; gran parte de la actividad volcánica del mundo se concentra a lo largo de las zonas de contacto activo entre placas de la litosfera.
Los llamados procesos no tectónicos, entre los que destaca el modelado debido a la meteorización y erosión diferencial, igualmente son generadores de relieves montañosos, como por ejemplo, los cerros testigo.
1) Ejemplos de levantamiento y vulcanismo; los choques entre las placas de la corteza terrestre desencadenan varios procesos geológicos que producen el levantamiento de la corteza, entre los que se pueden destacar los plegamientos, las fracturas en bloques y los abombamientos. Un proceso común producido por la compresión horizontal es la deformación de la corteza en pliegues de diversa profundidad, o su fractura al originarse fallas. El anticlinal de un pliegue suele coincidir con las zonas más elevadas del terreno, salvo en los casos de sinclinales colgados (típico ejemplo de inversión del relieve).
Las fallas están producidas también por movimientos verticales, suponen desplazamiento y dan lugar a enormes bloques levantados, llamados horsts, que aparecen como montañas, y bloques hundidos, que se presentan como graben (fosa tectónica) o valle. Una de las fallas más conocidas del planeta es la falla de San Andrés. Un tercer tipo de montañas, formadas por levantamiento, son los domos. Estas montañas se forman por el abombamiento de las rocas superficiales, que se produce por la intrusión de rocas ígneas del interior de la Tierra.
El Himalaya, por ejemplo, se levantó debido a la compresión producida por el choque de la placa índica con la euroasiática. Los Alpes europeos y las montañas del Jura también se elevaron por compresión horizontal, producida en este caso por la colisión de la placa africana con la euroasiática. En América, el paso del mesozoico al cenozoico se caracterizó por una intensa actividad orogénica, provocando el nacimiento de cordilleras como los Andes en Sudamérica, y la sierra Madre occidental y las montañas Rocosas en Norteamérica. Las montañas formadas por la actividad volcánica son reconocibles porque suelen estar aisladas y presentar periódicamente un aspecto amenazador. Los más espectaculares y probablemente más característicos son los picos cónicos, o conos volcánicos, formados por lava y materiales volcánicos, como el monte Rainier y el monte Saint Helens en Estados Unidos; el monte Erebus en la Antártida; el Vesubio en Italia, el Licancábur en Sudamérica y el monte Fuji en Japón. Los volcanes de escudo, como el Mauna Loa y el Mauna Kea en Hawaii, son menos espectaculares debido a las propiedades físicas de los materiales que los formaron y que los convierten en extensas masas, a modo de escudo, con menor altitud.
2) Ejemplos de erosión; la superficie terrestre está expuesta constantemente a los procesos geológicos externos (meteorización y erosión). La diferente composición de las rocas hace que no resistan de igual manera la alteración y fragmentación, por lo que las rocas de mayor dureza relativa quedan por encima de las más blandas y fácilmente erosionables. Las montañas resultantes de este modelado exógeno de la superficie terrestre pueden aparecer como alineaciones montañosas si una roca resistente a la erosión forma los bordes de un estrato basculado de rocas sedimentarias, como en los relieves de cuestas y páramos; se forman estructuras de cúspide plana o mesas (llamadas muelas y planas en algunas regiones), si la roca resistente aparece con estratificación horizontal y es grande, y cerros testigo (oteros), si son de menor tamaño; si está integrada por masas intrusivas o ígneas al descubierto, aparecen elevaciones complejas e irregulares. También existen inmensas montañas de arena, llamadas dunas, características del modelado desértico.