Основные структуры Чуйской впадины и ее горного обрамления были созданы байкальской и каледонской орогенезами. Наиболее древний (архей - ранний протерозой) кристаллический фундамент обнажается в восточном горном обрамлении впадины под названием Актюз-Боординский; в северном обрамлении впадины гнейсовый фундамент располагается на глубине 2-3 км., к югу погружается до 12 км., а в осевой части Кыргызского хребта - на глубину до 5 км.
Выходы углистых мраморов, мраморизованных известняков, кварцитов в бассейнах рек Кегеты и Ысык-Ата свидетельствуют о байкальском структурном этаже.
Каледониды с размывом лежат на докембрийских структурах, в плане они повторяют ориентировку байкальских структур, либо огибают срединные массивы, обосновавшиеся в докембрии.
Горообразование сопровождалось образованием крупного разлома, внедрением гранитных интрузий, метаморфизацией осадочных отложений. Вследствие мощного поднятия Кыргызский хребет становится областью сноса, а Чуйская впадина - областью аккумуляции. Формирование прогибов происходило с середины девона на срединных массивах, либо на стыках складчатых зон, контролируемых разломами. Один из таких эпикаледонских прогибов располагался на площади нынешней Чуйской впадины.
Герцинская складчатость, сопровождавшаяся интрузиями, завершила палеозойский этап развития этой геологической зоны. В результате Чуйская долина и горное обрамление образовали единый массив со сходным характером тектонического режима, в целом близкого к платформенному (как часть огромной эпигерцинской платформы).
Тектоническая деятельность резко усилилась лишь в конце неогена. Платформенный режим (пенеплен) сменился резкими дифференцированными движениями большой амплитуды, которые продолжались и в четвертичном периоде.
Кыргызский Ала-Too, как горный хребет, сформировался во время альпийской складчатости. По мнению Л.И.Турбина (1966), наиболее мощные складчатые и глыбовые движения альпийской эпохи имели место во время нарынской тектонической фазы, проявившейся на границе неогена и четвертичного периода. Вертикальные перемещения хребтов относительно впадин достигли в это время 3,0 - 3,5 км. Собственно говоря, именно с этого момента берет начало история формирования Кыргызского хребта как горного сооружения.
Относительно характера новейших тектонических движений в пределах Кыргызского хребта полного единства мнений нет. По данным некоторых авторов (Геология кайнозоя Чуйской впадины, 1976), максимальные скорости поднятия (до 6 мм./год) характерны для наиболее приподнятой центральной части хребта. Авторы приходят к выводу о том, что на протяжении последнего отрезка четвертичного времени (QIII2 - QIII), контраст движений по основным разломам увеличился в 2-3 раза, а максимумы относительных скоростей сместились к западу.
Значительный вклад в изучение новейшей тектоники гор Тянь- Шаня (Северный Тяньшан - Чуйская впадина) внесли Б. А.Федорович (1931), С.С.Шульц (1948, 1970, 1979) и др.
Новейшие тектонические движения в пределах Чуйской впадины продолжаются и в настоящее время, о чем свидетельствует высокая сейсмичность территории. Согласно карте сейсмического районирования Кыргызской республики (Жанузаков и др., 1979) и микросейсмического районирования г.Бишкек (Турдукулов и др.,1995), Чуйская впадина располагается в северо-тяньшанской сейсмической зоне, в пределах которой возможны землетрясения интенсивностью в 8-9 баллов и более. Непосредственно в Кыргызском хребте или смежных с ним районах зарегистрированы следующие землетрясения: Беловодское (1865), Кеминское (1911, 1999), Токмокское (1976) и др. Большинство землетрясений приурочено к зоне сочленения Кыргызского хребта с Чуйской впадиной, выраженной в рельефе низкими предгорьями (переходная зона). Здесь наиболее опасными в сейсмическим отношении являются четыре точки; крайний восток хребта (Байбичесоринский сейсмоузел), Чуйская впадина в районе г.Токмока (Токмокский сейсмоузел), Чуйская впадина в районе с.Беловодское (Аксуйский сейсмоузел) и Чуйская впадина в районе с Мерке. Особенно высокой сейсмичностью отличается крайняя восточная периферия Кыргызского хребта. В остальной части хребта эпицентры сильнейших землетрясений смещены в пределы Чуйской впадины.
В целом, весьма сложный и пестрый петрографический состав горных пород, образуя субстрат ландшафта, оказывает большое влияние на ряд особенностей природных компонентов и геосистем. В частности широкое развитие гранитных и гранодиоритных, гнейсовых интрузий и продукты их разрушения обуславливают относительно малую карбонатность почв Чуйской долины.
