Gerlach i Kaczy Szczyt fot. S. Krygowski ok. 1905 r. (fot. arch. Muzeum Tatrzańskiego)

W trzeciorzędzie (od 70 - 1,9 mln lat temu, dzieli się na paleogen i neogen) w paleogenie w wieku zwanym eocenem obszar Tatr obniżył się i został zalany przez płytkie tropikalne morze. Morze to potem pogłębiło się i zaczęły powstawać osady fliszowe (osady morskich prądów zawiesinowych, naprzemianległe piaskowce i łupki). W neogenie obszar Tatr znowu był lądem podobnie jak sąsiadujące z nimi Karpaty fliszowe.

W tym czasie Tatry podniosły się najbardziej w swej południowej części, wzdłuż głównego uskoku. Spowodowało to pochylenie warstw skał osadowych i płaszczowin ku północy, powstanie licznych uskoków. Dokonał się drugi etap ruchów górotwórczych. Następowała erozja lądowa, większa na południu (wyżej wyniesiona część) niż na północy. Erozja ta zniszczyła wszystkie skały osadowe: najpierw trzeciorzędowe, potem kredy, jury i triasu. Na obszarze obecnych Tatr Wysokich na powierzchni znalazły się granity.

Niżne Rysy, Rysy i Wysoka fot. S. Krygowski ok. 1905 r. (fot. arch. Muzeum Tatrzańskiego)

Pod koniec trzeciorzędu Tatry miały już swoją rzeźbę. Istniały wielkie doliny, nie były one jednak tak głęboko wcięte jak dziś. Ich dna znajdowały się wyżej.

Czwartorzęd (od 1,9 mln lat temu do dziś, dzieli się na plejstocen i holocen). Plejstocen to okres wielkich zlodowaceń Polski. Zlodowacenie to nie ominęło Tatr, gdzie na skutek ogólnego oziębienia klimatu powstały lodowce górskie. Kiedy na terenie niżu nasuwał się lądolód skandynawski (maksymalny zasięg do podnóży Karpat) w Tatrach rozwijały się lodowce górskie, kiedy lądolód cofał się topniały lodowce w Tatrach.

Przypuszcza się, że w Tatrach były prawdopodobnie 4 zlodowacenia, ale udowodniono istnienie trzech.

Liczne, występujące prawie w każdej dolinie lodowce w zasadniczy sposób zmieniły obraz tych dolin:

• doliny zmieniły głównie w górnych częściach swój profil z V-kształtnego na U-kształtny,
• Powstały cyrki (kary) polodowcowe oddzielone od dołu doliny ryglami skalnymi, obecnie wypełnione wodą są tatrzańskimi stawami np. Czarny Staw nad Morskim Okiem, Czarny Staw Gąsienicowy,
• powstały doliny zawieszone np. Dolina Buczynowa,
• na skalnych przegięciach den dolin widoczne są liczne wygłady i rysy lodowcowe. Powstały one, gdy przesuwający się lodowiec rysował swoim materiałem skalnym po dnie,
• osady lodowca w postaci moren, zbudowanych z glin zwałowych czyli osadu o wszystkich frakcjach, począwszy od bloków skalnych skończywszy na mule. W zależności od miejsca składania osadu w stosunku do lodowca nazywane moreną: czołową, boczną, środkową. Najbardziej znaną jest morena czołowa, która spowodowała zatrzymanie wody Morskiego Oka - najpiękniejszego stawu tatrzańskiego.

Morena boczna na Kalatówkach, fot. H. Poddębski ok. 1935 r. (fot. arch. Muzeum Tatrzańskiego)

Pod koniec epoki lodowej zdarzył się w Tatrach wielki obryw. Ze ścian otaczających Wielką Świstówkę (górna część Doliny Miętusiej) zwaliły się wielkie masy olbrzymich bloków i praktycznie tak pozostały do dziś. Obecnie porasta je las, a obszar ten nazwany jest Wantulami. Okresom międzylodowcowym zawdzięczamy utworzenie się jaskiń tatrzańskich.

Epoka polodowcowa - holocen to raptem ostatnie 10 000 lat z historii Tatr. W tym okresie powstały jeziora tatrzańskie, kotły wirowe w dnach potoków, stożki napływowe w miejscu gdzie strumienie tracą swą siłę nośną, piargi i stożki piargowe, rozwijają się procesy krasowe, powstają nacieki.

Podział Tatr pod względem geologicznym:

• trzon krystaliczny: granity, gnejsy, łupki krystaliczne i inne metamorficzne,
• osłona osadowa: wapienie, dolomity, łupki, piaskowce, margle i inne osadowe występujące po północnej stronie Tatr i Tatry Bielskie.