Berggrunnen på Dovrefjell fordeler seg i all hovedsak på to forskjellige bergartskomplekser. I vest finner man de eldste bergartene som er fra prekambrium, dvs. mer enn 600 millioner år siden, mens i øst finner man yngre bergarter, hovedsaklig sedimentære (avsetnings-) bergarter avsatt i de geologiske periodene kambrium, ordovicium og silur (400-600 millioner år siden).  Dette området kalles for øvrig Trondheimsfeltet.  Disse sedimentære bergartene i den østlige delen av Dovre ble foldet og skjøvet over hverandre under den kaledonske fjellkjedefoldningen for omtrent 400 millioner år siden.

Den vanligste bergarten i den vestlige delen er gneis, mens i den østlige delen (Trondheimsfeltet) er fyllitt vanligst. Men det finnes også en rekke andre bergarter her. Bl.a. sand- og kalkstein, gabbro, og omdannede vulkanske bergarter som f.eks. den karakteristiske grønnsteinen. 

De store trekkene i det skandinaviske landskapet ble utviklet i løpet av den geologiske tidsalderen tertiær (fra ca. 65 millioner år siden frem til for 3-4 millioner år siden). Tidlig i denne perioden skilte Norge og Grønland lag og senere hevet det landstykket som Norge lå på seg. Landhevelsen var størst i vest, og det er derfor vi i dag har de høyeste fjellene mot vest, mens landskapet heller nedover mot øst.

Etter tertiær fulgte kvartær som er navnet på den geologiske tidsalderen fra 3-4 millioner år siden og frem til i dag. I denne perioden har "finutformingen" av landskapet slik vi kjenner det i dag funnet sted.
På Dovrefjell som i resten av Skandinavia var denne perioden kjennetegnet av en lang rekke, kanskje så mange som 30-40, istider på opptil 100.000 år avløst av kortere varmeperioder på rundt 10.000 år. Og det er nettopp isen som har bidratt sterkest til å forme landskapet slik vi kjenner det i dag.
I flere hundre, ja opptil flere tusen, meter tykk is ligger det enorme krefter. Når disse ismassene settes i bevegelse har ikke den hardeste bergart mye å stille opp med.
Isen har mest kraft der den er tykkest og der den beveger seg raskest. Derfor har isen alltid gravd kraftigst på de stedene hvor det allerede fantes nedsenkninger og dalformer i terrenget (fordi der ble den naturlig nok tykkest).

Siden landskapet hellet brattest mot vest var bevegelsen sterkest i denne retningen, og ergo ble også dalene her tilsvarende dypere og brattere. Dette ser man på Dovre i dag: Generelt er dalene brattere og dypere mot vest, mens lenger øst er de mindre dype og bratte.

 

Et interessant geologisk fenomen som man finner på Dovrefjell er såkalte agnordaler. Dette er elver som renner i en retning, f.eks. østover for så å snu tvert og fortsette sin vei mot havet i stikk motsatt retning, vest i dette tilfellet. Dette skyldes at flere vassdrag på Dovre tidligere rant mot øst og de store elvene på østlandet. På grunn av de dype, bratte dalene som etterhvert ble gravd ut på vestlandet, "spiste" dalene i vest seg østover og de plukket etterhvert opp elver som rant ut i vassdrag som drenerte mot øst. Et eksempel på slike "elvetyverier" er Svanåi som tidligere rant ut i Folldalsvassdraget, men som etterhvert ble "hentet inn" av Drivdalen og Driva.

 

I Stroplsjødalen rett vest for der Kaldvella flyter sammen med Stropla finner vi en enorm endemorene.  Et stort skar midt i morenen er gravd ut Stropla i løpet av de siste 8000 år. Denne morenen ble dannet ved at en sidebrearm trengte seg oppover Stroplsjødalen fra hovedbrearmen som fløt ned Drivdalen under forrige istid. Denne digre morenen stammer altså ikke fra en bre som kom ned fra Snøhettamassivet, slik man kanskje lett forestiller seg. Etter at isen smeltet bort var det ovenfor denne morenen en større bredemt innsjø helt frem til elva hadde gravd seg så dypt ned i morenen at sjøen ble tømt.

Over alt på Dovrefjell finner man i dag synlige bevis på isens tilstedeværelse og arbeid i tidligere tider. I dag er isen så godt som borte fra Dovrefjell, bortsett fra enkelte småbreer rundt de høyeste toppene, og det er først og fremst elvene som former landskapet. Sakte men sikkert graver elvene stadig dypere v-skar i de u-formede bredalene.  (teksten er lånt fra www.etojm.com)  (lenkene er lånt fra Geologisk museum, Paleontologisk museum , Norges geologiske undersøkelse og Institutt for geologi ved Universitetet i Tromsø )