Trũng Cao Bằng là trũng giữa núi, hình thành và phát triển trong thời kỳ Kainozoi, có lịch sử phát triển liên tục, gắn liền với quá trình hoạt động tân kiến tạo của đứt gãy Cao Bằng-Tiên Yên, được chia làm 2 giai đoạn chủ yếu: - Giai đoạn Oligocen-Miocen liên quan với hoạt động trượt bằng trái, trục nén ép phương á vĩ tuyến của đứt gãy Cao Bằng-Tiên Yên, trũng Cao Bằng được hình thành theo cơ chế nứt toác và được tích tụ các trầm tích hồ-đầm lầy; - Giai đoạn Pliocen-Đệ Tứ liên quan với hoạt động trượt bằng phải, trục nén ép phương á kinh tuyến của đứt gãy Cao Bằng-Tiên Yên, trũng Cao Bằng được mở rộng và tích tụ các trầm tích sông, hình thành nên bề mặt các bậc thềm và bãi bồi như ngày nay