Lịch sử địa chất của dãy núi Appalachian có từ Kỷ Trung Nguyên sinh cách đây hơn 1,2 tỷ năm, khi hai nền lục địa va chạm với nhau để tạo thành siêu lục địa Rodinia, chính là dãy núi Appalachian 5 triệu năm trước khi dãy núi này hình thành. Những tảng đá có thể nhìn thấy ngày nay cho thấy sự uốn nếp kéo dài và đứt gãy đẩy của trầm tích biển, đá núi lửa và các mảnh vỡ của đáy biển cổ đại—tất cả đều là bằng chứng rõ ràng cho thấy đá đã bị biến dạng trong quá trình va chạm các mảng kiến tạo.
Việc hình thành dãy núi này đánh dấu bước đầu tiên trong một loạt các hoạt động kiến tạo núi, cuối cùng hình thành nên siêu lục địa Pangaea, bao gồm Appalachia và dãy núi Anti-Atlas ở Maroc ngày nay.
Dãy núi Appalachian được hình thành thông qua một loạt các sự kiện hình thành núi trong khoảng thời gian 120 triệu năm: tạo núi Grenville bắt đầu cách đây 2,5 tỷ năm và kéo dài 270 triệu năm; tạo núi Taconic bắt đầu cách đây 450 triệu năm; tạo núi Akkadian bắt đầu cách đây 375 triệu năm và kéo dài trong 50 triệu năm; kiến tạo núi Argni bắt đầu cách đây 325 triệu năm và kéo dài trong 65 triệu năm.
Quá trình tạo núi đầu tiên tạo nên dãy núi Appalachian ngày nay xảy ra trong kỷ Mesoproterozoic khi cựu lục địa Laurentia của Bắc Mỹ va chạm với các mảnh lục địa khác, đặc biệt là Amazonia. Tất cả các nền cổ của Trái Đất cũng va chạm trong thời kỳ này, hình thành nên siêu lục địa Rodinia được bao quanh bởi một đại dương duy nhất.
Hai khu vực hiện nay của dãy núi Appalachian, dãy núi Blue Ridge và Adirondacks, được hình thành trong Phong trào Grenville và là sản phẩm trực tiếp của phong trào này.
Sau khi Rodinia tan rã, khu vực này đã thay đổi đáng kể khi hướng trôi dạt lục địa đảo ngược. Những ngọn núi hình thành trước đó bị xói mòn bởi các quá trình tự nhiên như phong hóa và xói mòn băng hà, tạo nên địa hình bằng phẳng. Các trầm tích này hình thành nên các lưu vực và thung lũng trầm tích, và ở Nam Mỹ ngày nay, lưu vực Ocoee ở miền Nam Hoa Kỳ là kết quả của quá trình này.
Trong giai đoạn đầu của Kỷ Cổ sinh, vùng Bắc Mỹ này, nằm gần đường xích đạo, là ranh giới thụ động liên tục bị biển nông xâm chiếm. Trong quá trình này, các lớp trầm tích tích tụ, tạo nền tảng cho sự hình thành dãy núi Appalachian. Sự kiện hình thành núi đầu tiên trong kỷ Paleozoi, kiến tạo Taconic, xảy ra khi mảng kiến tạo ngầm của đại dương Iapitus chìm xuống bên dưới Craton Bắc Mỹ.
Khi hoạt động của mảng kiến tạo thay đổi, kiến tạo Appalachia ban đầu bắt đầu bằng hoạt động núi lửa, khiến địa hình của khu vực bắt đầu thay đổi.
Theo thời gian, Pangaea bắt đầu tách ra cách đây khoảng 220 triệu năm, hình thành nên các dãy núi có nhiều hình dạng khác nhau. Quá trình này kéo dài hàng chục triệu năm, dẫn đến sự xói mòn và phong hóa của dãy núi Appalachian, cuối cùng hình thành nên cảnh quan mà chúng ta thấy ngày nay. Dòng nước chảy cục bộ cắt dọc theo các cấu trúc địa chất cổ đại, tạo thành các hẻm núi và rặng núi mà chúng ta có thể nhìn thấy ngày nay.
Lưu vực Appalachian là một trong những vùng sản xuất than quan trọng nhất ở Hoa Kỳ và than đã được khai thác ở đây trong ba thế kỷ. Các mỏ than quan trọng của quận này chủ yếu có niên đại từ Pennsylvania và đã được khai thác liên tục qua nhiều thời đại.
Việc phát hiện ra dầu mỏ ở Pennsylvania vào năm 1859 đánh dấu sự khởi đầu của ngành công nghiệp dầu khí ở lưu vực Appalachian, dẫn đến sự bùng nổ dầu khí trong khu vực.
Ngày nay, cùng với sự thay đổi của thời đại, dãy núi Appalachian không chỉ là khu bảo tồn cảnh quan thiên nhiên mà còn là khu vực sinh thái và hoạt động kinh tế quan trọng. Ở một nơi đầy lịch sử và thay đổi, liệu chúng ta có thể lường trước được những thách thức và cơ hội mà vùng đất này sẽ phải đối mặt trong tương lai không?