В эпоху каледонского горообразования в силурийском периоде на севере современной Киргизии произошли мощные поднятия суши. К этому периоду относится формирование большей части горных сооружений Тянь-Шаня.

В карбоновом периоде происходило разрушение каледонских горных цепей и началось герцинское горообразование, продолжавшееся затем в пермском периоде. Оно вызвало вновь поднятие всей системы Тянь-Шаня и сопровождалось разломами и внедрениями магмы в толщу земной коры. В это время в толщах известняков происходит образование месторождений цветных металлов — Кадамджайского сурьмяного, Хайдаркенскоп} и Чаувайского ртутных, Ак-Тюзского, Бордунского, Сумсарского и Канского полиметаллических.

В начале мезозойской эры герцинокие горы постепенно разрушаются. Горные массивы Тянь-Шаня к концу триасового периода превращаются в платообразные возвышенности с чередованием на их поверхности крупнохолмистых участков и понижений. В юрском периоде формируются Ферганская и Иссык-Кульская впадины.

В условиях влажного и жаркого климата в заболоченных низменностях накапливаются остатки отмиравших растений, из которых под пластами более поздних отложений впоследствии образуются месторождения бурых углей (Сулюктинское, Кызыл-Кийское, Кара-Кечинское и Джергаланское) и каменных углей (Узгенское, Кок-Янгакское и Таш-Кумыр-ское). К этому же периоду относится формирование месторождений огнеупорных глин, стекольных песков, минеральных красок.

Мезозойская эра ознаменовалась новым горообразованием. К меловому периоду относится начало формирования Ферганского, Алайского и Туркестанского хребтов, поднявшихся на берегах морского залива, занимавшего нынешнюю Ферганскую долину. В морских отложениях мелового периода (а также более позднего периода — палеогена) на юге Киргизии формируются месторождения нефти и газа — Чангыр-Таш, Майли-Суу и др. В начале кайнозойской эры — в палеогене происходит разрушение ранее возникших гор. На их месте образуются обширные выравненные плоскогорья.

В неогене наступает новая — альпийская складчатость, создавшая молодые горные цепи на юге Тянь-Шаня и в Памиро-Алае. Она проявилась и в северных хребтах в виде огромных разломов и складчато-глыбовых поднятий. На большую высоту (до 3500 м) в бассейне Сары-Джаза и в верховьях Нарына были приподняты и выравненные ранее участки древних плоскогорий, ныне называемые сыртами. К этому времени приурочено накопление в озерных котловинах различных солей, месторождения которых обнаружены в Кетмень-Тюбинской и Кочкорской долинах.

Новые альпийские горные сооружения в сочетании с омоложенными складчато-глыбовыми поднятиями создали в Киргизии современный рельеф.

Тектоническое поднятие и значительное похолодание в начале четвертичного периода вызвали оледенение Тянь-Шаня и Памиро-Алая Ледниковый покров создавал особые формы рельефа — корытообразные и ступенчатые долины, отполированные льдом скалы, моренные гряды и др.