壽山國家自然公園屬於高位珊瑚礁地質，海拔約300多公尺，原本係海中的珊瑚礁體，經過隆起、抬升而離開海面，形成今日所見的丘陵地形。在180萬年前（更新世早期）臺灣南部仍然是汪洋一片，隨著時間流轉，底部淤泥緩緩沉積，成為古亭坑層，是臺灣南部分布最廣、厚度最大的更新統地層。在125萬年前此處的氣候轉為溫暖潮濕，侵蝕基準面上移，海平面上升，河川堆積在河床的物質增加，沖刷到海洋的物質減少，海水清澈，淺海珊瑚大量生長。當珊瑚死後，遺骸逐漸堆積形成鈣質岩層，稱為高雄石灰岩層。後來陸地逐漸上升，侵蝕基準面下降，沖刷物多，海水混濁，珊瑚停止生長，河川帶來的大量砂石堆積在珊瑚上形成崎腳層。在30~47萬年前（更新世晚期），蓬萊造山運動拱出柴山，三層堆積層（古亭坑層、高雄石灰岩層、崎腳層）發生大量褶皺、節理、斷層，高雄石灰岩崩落的岩塊堆積在壽山東南部，形成柴山、半屏山…等現在的形貌。