早更新世晚期，大气降水沿纵张性裂隙下渗，并沿层间裂隙面、岩层层面等进行分散、独立的横向溶蚀、侵蚀、流动，形成发育程度不一、各向分散的地下河。其中，部分地下河开始袭夺各种形式的地表流水和其它地下河，逐渐形成早期织金洞主河道。

中更新世初期，织金洞地下河袭夺古新寨河，补给量陡增，河道更深、更宽、更长；至中更新世中晚期，区域地壳隆升，前期河道抬升形成第三、第四层洞穴，同时开始进入第一期洞穴景观发育阶段，以形成众多巨型石笋群为代表；此时，古新寨河改为绮结河袭夺，仅洪水期间才部分补给织金洞，它转为泄洪性地下河道；大约10万年前，区域地壳再次隆升，河道抬升形成第二层洞穴，并进入第二期洞穴景观发育阶段，以形成众多细长石笋群、石柱群为代表；此时织金洞河道仍继续下潜，形成下层洞，并延续至今，但仅有大气降水的间接补给，水量明显减少。

织金洞形成演化示意图

综上所述，织金洞的形成演化，始于更新世，历经横向裂隙式岩溶水→地下河道→袭夺地表河（古新寨河）→地下河大规模→抬升形成化石洞穴→洞穴景观发育等不同的地下岩溶循环发育阶段，原来的地下河通道经历多次抬升，逐渐形成了规模宏大的4层迷宫式化石洞穴系统—织金洞洞穴系统，洞内次生化学沉积物类型齐全，形态优美、独特，体量巨大。