El relieve actual de la Península es el resultado de una historia geológica de millones de años. En ella han alternado fases orogénicas con otras de calma, en las que han predominado la erosión y la sedimentación.
- Durante la era arcaica o Precámbrico (4000-600 millones de años) emergió del mar una banda montañosa arqueada de NO-SE, formada por pizarras y neis, que comprendía casi toda la actual Galicia. También surgieron elevaciones en puntos aislados del Sistema Central y de los Montes de Toledo. Este macizo precámbrico fue arrasado por la erosión y cubierto casi en su totalidad por los mares paleozoicos.
- En la era primaria o Paleozoico (600-225 millones de años) tuvo lugar la orogénesis herciniana. De los mares que cubrían la mayoría de la Península surgieron las cordilleras hercinianas, formadas por materiales silíceos como granito, pizarra y cuarcita. Al oeste se elevó el Macizo Hespérico, arrasado por la erosión durante la misma era primaria y convertido en zócalo o meseta inclinada hacia el Mediterráneo.
- La era secundaria o Mesozoico (225-68 millones de años) fue un período de calma en el que predominaron la erosión y la sedimentación. La erosión continuó el desgaste de los relieves hercinianos.
- Durante la era terciaria (68-1,7 millones de años) tuvo lugar la orogénesis alpina, que provocó grandes cambios en el relieve peninsular:
- Durante la era cuaternaria (1,7 millones de años hasta la actualidad) los fenómenos más destacados fueron el glaciarismo y la formación de terrazas fluviales. El glaciarismo afectó a las cordilleras más altas: Pirineos, cordillera Cantábrica, Sistema Central, Sistema Ibérico y Sierra Nevada. Dio lugar a dos tipos de glaciares: de circo y de valle. Las terrazas fluviales son franjas planas y elevadas situadas en los márgenes de un ríos.
-Se levantaron las cordilleras alpinas, al plegarse los materiales depositados en las fosas pirenaica y bética entre los macizos antiguos, que actuaron como topes. Así, surgieron los Pirineos entre los macizos de Aquitania, Hespérico y del Ebro y las cordilleras Béticas, entre el Macizo Bético-Rifeño y el Hespérico. -Se formaron las depresiones prealpinas paralelamente a las nuevas cordilleras: la depresión del Ebro, paralela a los Pirineos, y la del Guadalquivir, paralela a las cordilleras Béticas. -La Meseta se vio afectada por la orogénesis alpina: Pasó a inclinarse hacia el Atlántico, determinando la orientación hacia el océano de buena parte de los ríos peninsulares. Se formaron los rebordes montañosos orientales y meridionales de la Meseta. El zócalo de la Meseta formado por materiales paleozoicos rígidos, experimentó fracturas y fallas. Estas últimas originaron una estructura germánicas, constituida por bloques levantados o rejuvenecidos (horst) y bloques hundidos fosas tectónicas (graben). Los bloques levantados formaron el reborde montañoso de la Meseta (Macizo Galaico y parte occidental de la cordillera Cantábrica) y sierras interiores de la Meseta (Sistema Central y Montes de Toledo).
- Los glaciares de valle son río de hielo. Se forman cuando el espesor de hielo acumulado en el circo es grande. Entonces el hielo de las capas inferiores se desplaza fuera del circo y se desparrama valle abajo. Los fragmentos rocosos que contiene el hielo ensanchan el valle, dándoles la típica forma de artesa o U. En la Península solo los Pirineos se vieron cubiertos por una potente capa de hielo, de la que partían hacia el sur diez grandes glaciares, que crearon valles en U y lagos.
- Las terrazas fluviales son franjas planas y elevadas situadas en los márgenes de un río. Su origen se debe a las alternancias climáticas del Cuaternario. En los períodos fríos glaciares, el caudal del río es escaso por encontrarse el agua helada en las montañas; su fuerza erosiva disminuye y deposita aluviones o materiales en su cauce (A). En los períodos posglaciales, el caudal del río aumenta al elevarse la temperatura y fundirse el hielo; su fuerza erosiva aumenta y ahonda su cauce (B), dejando suspendidos en sus márgenes los aluviones depositados, que constituyen las terrazas (C). La repetición de estos ciclos glaciales y posglaciales durante el Cuaternario creó terrazas escalonadas (D). En la Península las más características son las formadas por los ríos Duero, Tajo, Guadiana, Guadalquivir y Ebro.
