4亿年前的古生代时期，至2亿2千万年前的中生代时期，公园所处区域为汪洋大海，经过近2亿年的沉积成岩作用，形成了厚度近千米的碳酸盐岩地层。随后相继发生的燕山运动和喜山运动，区域地壳隆起，逐渐抬升形成内陆高原，奠定了本区地质构造和高原喀斯特地貌的基本轮廓。

早更新世中晚期，继续受喜山运动影响，区域地壳再次隆升，早期地表河，即古新寨河、古绮结河、古苗寨河等可能分别在许家寨丫口、夹岩洞、狗落洞等处潜入地下，形成地下河。

随后漫长的地质时期内，区域地壳可能发生多期间歇性隆升，开始古新寨河被织金洞袭夺，古绮结河顺岩层倾向改道；改道后的古绮结河又袭夺了古新寨河、古苗寨河。同时各地下河道在溯源侵蚀、袭夺、改道、深切等过程中，常常伴随着局部河道抬升、顶板崩塌等作用，并演变、发育形成新的峡谷、天坑等负地貌，部分残留的地下河道则被可能抬升形成化石洞、天生桥等：古新寨河的地下河道上分别形成了大、小痴聋天坑，及雷子洞和织金洞等；古苗寨河的地下河道上分别形成了大、小罗圈天坑；绮结河的地下河道上分别形成了长约8公里的峡谷，及大、小槽口天坑，织金双层天生桥群等。

综上所述，织金喀斯特的形成演化，始于更新世，历经地表流水各向分散流动阶段→地表河初始阶段→潜入地下，形成地下河，并进行第一次袭夺阶段（织金洞地下河袭夺古新寨河）→古绮结河改道阶段→绮结河袭夺新寨河阶段→崩塌,形成明暗交替,及天生桥-天坑阶段，历经一系列地表河与地下河间相互袭夺、改道等过程，逐渐形成三个相对独立、完整，却又以绮结河为连接纽带的岩溶水文地质和岩溶地貌单元：织金洞单元、绮结河单元和东风湖单元。