古元古代末，即距今18亿年时，嵩山地区发生了中岳运动，使海槽迅速闭合，嵩山地区第二次成为陆地。这次运动使已经形成的所有岩层再次受到改造，发生了比嵩阳运动更为强烈的褶皱和变形，但变质程度普遍不高。这次运动使华北各陆块拼合在一起，形成了华北统一古陆块。 中元古代早期，即距今18—16亿年时，嵩山地区产生了一些东西向张裂带，嵩山的石称，白家寨等地沿张裂带侵入了一系列花岗岩体和辉绿岩墙。这次岩浆活动是嵩山地区的最后一次，从此嵩山再没有发生过岩浆热事件。
中岳运动之后，嵩山地区又经历了长时间的剥蚀。嵩山的第二次陆地状态保持了7亿年，缺少沉积。只在地质公园以西的兵马沟一带有河流相沉积。 距今11亿年时，嵩山地区开始沉降，在华北陆块之前形成了一个盆地，叫前陆盆地，嵩山地区第三次被水淹没。前陆盆地的沉积中心在嵩山西北佛光—少林寺一带，沉积了五佛山群。 距今8亿年时，少林运动开始起动。少林运动是一次以垂直升降作用为主的造陆运动，嵩山地区又一次抬升，第三次成陆，受到风化剥蚀。各处抬升的速度和幅度不一样，盆地南部比北部抬升较快，幅度相对较大，在抬升过程中，岩层向北斜的角度加大，尚未完全固结或刚刚固结成岩的五佛山群岩层内部重力失衡，沿内部软层发生破裂，并自南向北滑动，形成了嵩山地区独具特色的重力滑动构造。 距今6.1亿年以后，全球气候变冷，嵩山地区也发生了冰川活动，属于大陆冰川。遗留下的冰川堆积物，是一种泥砾混杂的特殊沉积物，称罗圈组。经受了少林运动以来2.57亿年的风化剥蚀，嵩山一带乃至华北古陆几乎被夷为平地。
距今5.43亿年时，来自南方的海水慢慢向北推进，揭开了地质史上新的一页—古生代。海水从东南和西南两个方向向华北古陆推进，淹没了嵩山地区，嵩山第四次成为海洋。
到距今4.9亿年的寒武纪末，海水全部离开了嵩山地区，这里第四次成为陆地，属于熊耳古陆的一部分。嵩山地区的地形，也由寒武纪开始时的北高南低，变为南高北低了。
距今4.55亿年的中奥陶纪末，受加里东运动的影响，华北海的海水向东北方向陆续退走，华北大部分地区上升成为陆地，嵩山地区第五次成陆。这一次陆地环境保持了1.35亿年，缺失了上奥陶系、志留系、泥盆系、下石炭系的沉积，连刚刚沉积的马家沟灰炭岩也多数被剥蚀，在嵩山只剩下了90余米的厚度。剥蚀面上形成了红土风化壳和岩溶地貌。 到了距今3.2亿年的晚石炭纪，海水从东北方向再次向嵩山地区淹来，嵩山地区第六次成为海域。
