Территория Киргизии расположена в пределах Тянь-Шаньской складчатой системы Урало-Охотского подвижного пояса. Различают каледонскую мегазону Сев. Тянь-Шаня (часть докембрийского Казахстанско-Северотяньшаньского массива, переработанного каледонским тектогенезом), каледонско-герцинскую мегазону Срединного Тянь-Шаня и герцинскую мегазону Юж. Тянь-Шаня.

Мегазона Сев. Тянь-Шаня образована архейско-нижнепротерозойским метаморфич. комплексом фундамента (слагает ядра антиклинориев, горсты), нижнесреднерифейским вулканогенно-осадочным комплексом рифтогенных прогибов, а также верхнерифейско-нижнепалеозойскими вулканитами, кремнистыми сланцами и флишевыми толщами, прорванными позднеордовикскими гранитоидами.

Во 2-й пол. палеозоя на каледонском складчатом основании накапливались континентальные вулканиты, красноцветные и терригенно-карбонатные отложения. Мегазона Срединного Тянь-Шаня с севера и юга ограничена Киргизско-Терскейской и Ат-Башы-Энгильчекской шовными зонами (сутурами), маркируемыми выходами палеозойских офиолитов (реликтов древней океанич. коры).

Фундамент деформированных терригенных, кремнисто-глинистых и карбонатных толщ палеозоя, типичных для Срединного Тянь-Шаня, выступает на поверхность к югу от оз. Иссык-Куль (докембрийские гнейсы, гранитоиды). На юж. часть системы наложен позднепалеозойский вулканоплутонич. пояс (базальты, андезиты, дациты, гранитоиды). Мегазона Юж. Тянь-Шаня образована пакетом тектонич. покровов, сложенных метаморфич. комплексами, офиолитами, терригенными и карбонатными отложениями, флишево-олистостромовыми формациями возрастом от силура до карбона. Тектонич. покровы, сформированные в каменноугольном периоде, в перми были сложно деформированы и прорваны интрузиями гранитов. Возникли региональные сдвиги (в т. ч. доныне активный Таласо-Ферганский).

Наступивший в триасе этап относительно спокойного платформенного развития Тянь-Шаньской складчатой системы был прерван в конце палеогена – неогене – четвертичном периоде интенсивными тектонич. движениями, обусловившими совр. высокогорный рельеф страны. Между испытывающими поднятие хребтами сформировались межгорные молассовые впадины (в т. ч. Ферганская). Активное воздымание и складчато-надвиговые дислокации, достигшие кульминации в среднечетвертичное время, вызваны сближением Индостанской и Евразийской литосферных плит. Характерна интенсивная сейсмичность.