木曽山脈と赤石山脈は断層運動で形成された山脈であるのに対し、飛?山脈は火山活動と断層運動の複合的な要因によって形成された山脈で、約270万年前から隆起を開始した。その過程は大きく二段階に分割でき、約270万年前?約150万年前の大規模珪長質マグマ形成期と、東西圧縮により急激に隆起し3000m級の山脈が形成された130万年前?現在である[9]。
鮮新世における現在の飛?山脈は日本海に突き出た本州の半島で、標高はそれほど高くなかった。この半島はジュラ紀の付加体や花崗岩などから構成される。
第一段階の270万年前?150万年前にかけて、当時伸長?中間応力場であった現在の飛?山脈付近の地下に大規模な珪長質マグマ溜まりが形成された[10]。このマグマ溜まりの浮力によりアイソスタティックに隆起し、標高1000m程度の高地を形成した。また、この火成活動に関連してカルデラ形成を伴う火砕流堆積物及び広域テフラ
が形成されており、総量にして約1300 km3 DREのマグマが火山噴火として噴出した。代表的なイベントとして約225万年前の谷口火砕流、約175万年前の丹生川火砕流，恵比寿峠火砕流、約165万年前の大峰火砕流などがある[11]。第一段階終了後、地殻変動の穏やかな期間を挟んで、約130万年前から第二段階の急激な隆起が開始した[9]。この隆起は、マグマの熱によって地殻が脆性になったところに東西の水平圧縮応力が加わり、そこを力学的弱点として座屈変形した結果されている。水平圧縮応力の起源は日本海東縁変動帯（300万年前?）や、伊豆地塊の本州への衝突（約100万年前?）に関連する可能性がある[10]。この第二段階では100万年前ごろをピークに急激な隆起が生じ、3000m級の山々が形成された[12]。この第二段階の急激な隆起により、地下で固結した珪長質マグマの一部である約120万年前の滝谷花崗閃緑岩、約80万年前の黒部川花崗岩などが地表に露出している。これらの花崗岩の年代は世界で最も新しい[13]。また、第一段階で形成されたカルデラが座屈変形により東側に傾動し、カルデラ西側の構造が浸食により失われている[9]。第二段階でも約60万年前に上宝火砕流、約35万年前に奥飛騨火砕流などの大規模火砕流や、焼岳、立山などの火山活動が現在完了進行形で存在しているが、噴出したマグマの総量は300 km3 DRE程度で、第一段階ほどの量ではない。これは水平圧縮応力によってマグマの地殻内上昇が妨げられていることが原因とされる[14]。
飛?山脈は南北方向の開析や、崩壊地形が発達している。これは、隆起速度が速いため浸食されやすいこと、花崗岩が断層運動により破砕し真砂化して崩れやすくなっていること、60万年前以降の氷期に氷食作用を反復して受けたなどが原因とされている[15]。 この節は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。（このテンプレートの使い方）
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出典検索?: "飛騨山脈"
ウィキメディア・コモンズには、飛騨山脈の高山植物に関連するカテゴリがあります。白馬岳のお花畑
飛?山脈は、赤石山脈に比べて浸食が進んでおり、急峻（きゅうしゅん）な山容の山が多い。そのことは、岩盤が露出して土壌の発達が悪く、植物相が貧弱であるということも意味する。ただし、白馬岳周辺・三俣蓮華岳・北ノ俣岳・双六岳・蝶ヶ岳など比較的なだらかな山容の山では、非常に規模の大きな高山植物の花畑が見られる。特に、積雪量の違いから、赤石山脈には乏しい湿性の花畑が飛?山脈では豊富である。
南部と北部では積雪量に相当の差があり、比較的雪の少ない南部では亜高山帯針葉樹林がよく発達しているが、日本海に近い北部の白馬岳付近は大量の降雪のため、亜高山帯針葉樹林は貧弱である。代わりに、低木化したミズナラ（ミヤマナラ）やダケカンバなどの偽高山帯と呼ばれる植生が見られる。森林限界は、南部では2,400-2,500m程度だが、北部では積雪のため森林限界が大幅に下がっている地域もある。その森林限界では、ハイマツが見られる。
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シナノキンバイ
の群生地（笠ヶ岳）コマクサ（燕岳）ハイマツ ミズナラ
主な山岳
