大約在四億年前，北京地區曾是一片汪洋大海，海底沉積了大量的碳酸鹽類物質。由於地殼運動，幾經滄桑變遷，海底擡升爲陸地。大約在七千萬年前，華北發生了造山運動，北京西山就此形成。而後碳酸鹽逐漸被溶蝕成許多岩溶洞穴，石花洞就是其中之一。石花洞發育的地質年代是奧陶系馬家溝組石灰岩中，隨着地殼運動的多次擡升與相對穩定之過程，使之發育爲多層多支溶洞。因洞內石花集錦，千姿百態,玲瓏剔透，在石花洞開發期間被北京市政府定名爲“北京石花洞”。
