Himalaya er dannet som ledd i den tertiære fjellkjedefoldning, som også omfattet Alpene.
Himalaya utgjør en foldesone mellom indoaustralske plate og den eurasiske plate. Kollisjonen mellom disse kontinentene tok til i slutten av krittiden for 70 millioner år siden. Ved begynnelsen av tertiærtiden, 50 millioner år siden, var Tethyshavet lukket. Den indoaustralske plate ble presset under det tibetanske plate, slik at flere skyvedekker ble liggende over hverandre.
Ved sørranden av Himalaya ligger det underste skyveflaket over tertiære sandsteiner, som ble avleiret i en senkning på sørsiden av fjellkjeden. Det øverste skyveflaket i Sentral-Himalaya har underst en 10 kilometer tykk plate av omvandlede prekambriske bergarter som overleires i flere tusen meter av fossilførende sedimenter av alder fra kambrium til tertiær. I toppen av Mount Everest er det kalkstein, sannsynligvis fra karbon-perm, med fossile sjødyr.
Himalaya består av fire hovedstrukturer som kan følges langs det 2400 kilometer lange foldebeltet. Subhimalaya utgjør forlandet til Himalaya og består av miocen til pleistocen molasse erosjonsavsetninger fra fjellkjeden. Molassen tilhører Muree og Siwaliks-formasjonene, og de er foldet og imbrikert. De lavereliggende områdene, Lesser Himalaya, består av senproterozoiske til tidligkambriske sedimenter fra den passive indiske kontinentalmargin. Gruppen inneholder også eldre granitt og andre vulkanske bergarter. Lesser Himalaya er skjøvet over Subhimalaya langs Main Boundary Thrust. Central Himalayan Domain eller High Himalaya danner høydeområdene i fjellkjeden. Indus Suture Zone eller Indus-Yarlung-Tsangpo Suture Zone representerer kollisjon mellom den Indiske plate og Ladakh Batholith i nord.