Ziemia Kłodzka, przez którą przebiega fizjograficzna granica pomiędzy Sudetami Środkowymi a Wschodnimi, obejmuje siedem jednostek geologicznych. Są to: kra sowiogórska, krystalnik Lądka-Śnieżnika, krystalnik orlicko-bystrzycki, granitoidy Kudowy i kłodzko-złotostockie, metamorfik kłodzki, struktura bardzka oraz depresja śródsudecka. W obrębie tych jednostek występuje niezwykle mozaikowy zestaw skał, który odegrał znaczącą rolę w procesie kształtowania architektury krajobrazu Ziemi Kłodzkiej. Co ważniejsze, kryją się za tym niezwykle długie i barwne dzieje geologiczne tej części Sudetów. Występują tu bowiem skały wszystkich okresów geologicznych (poza jurą oczywiście), począwszy od neoproterozoiku aż po czwartorzęd, a więc obrazują nam blisko 1,3 mld letnią historię następujących po sobie zjawisk i procesów geologicznych.
Najstarsze skały wieku późnoproterozoicznego (1,3-0.54 mld) i wczesnopaleozoicznego (540-410 mln) opisywanego terenu, budują krę sowiogórską, krystalnik Lądka-Śnieżnika oraz krystalnik orlicko-bystrzycki, a więc odpowiednio tworzą: Góry Sowie, Masyw Śnieżnika, Góry Bystrzyckie i Orlickie. Góry Sowie zbudowane z gnejsów i migmatytów, zawierające liczne, choć drobne wkładki granulitów i amfibolitów, a także nieliczne wtrącenia marmurów, na podstawie znalezionej mikrofauny, uznane zostały za najstarsze skały polskiej części Sudetów.
Obszar krystalniku Lądka-Śnieżnika reprezentują trzy, nieco już młodsze kompleksy skalne: łupki strońskie (łupki mikowe, paragnejsy, kwarcyty, marmury, erlany), granitognejsy gierałtowskie z wkładkami amfibolitów, eklogitów i granulitów, i w końcu grubokrystaliczne granitognejsy śnieżnickie. Krystalnik orlicko-bystrzycki, budują łupki metamorficzne (łupki łyszczykowe z wkładkami kwarcytów, marmurów, erlanów i amfibolitów) i granitognejsy bystrzyckie.
Protolitem, czyli skałą wyjściową dla wszystkich wymienionych skał były osady piaszczysto-zlepieńcowate, iłowce, a także wapienie, dolomity i skały wulkaniczne, co świadczy, że powstawały one w zbiorniku morskim. Późnokambryjskie ruchy orogeniczne (około 515 mln lat temu) przerwały jednak okres względnie spokojnej sedymentacji doprowadzając do wstępnego przeobrażenia i sfałdowania wspomnianych utworów osadowych.
Podobna sytuacja istniała w okresie kambru, ordowiku i syluru (starszy paleozoik), w którym obecny obszar stanowił część tzw. geosynkliny kaledońskiej, czyli głębokiego zbiornika morskiego. Sedymentowały wówczas głównie osady detrytyczne, a więc zlepieńce, piaskowce, łupki i mułowce, a także najbardziej charakterystyczne dla syluru ciemne iłowce oraz łupki ilaste, krzemionkowe i lidytowe z graptolitami. Te osady morskie możemy obserwować w okolicach Kłodzka (ordowik) i w Górach Bardzkich (ordowik-sylur).
W młodszym paleozoiku, w okresie od dewonu (410 mln) do permu (251 mln), paleogeografia uległa nieco zmianie. W wyniku orogenezy kaledońskiej, pod koniec syluru wypiętrzył się łańcuch pra-Sudetów, co doprowadziło do zaniknięcia geosynkliny kaledońskiej. Górotwór poddawany był jednak dość szybko postępującym procesom niszczącym, tak, że w dewonie obszar zniszczonych gór stał się ponownie dnem zbiornika morskiego, zwanego geosynkliną waryscyjską. Sedymentowały w nim głównie zlepieńce zbudowane z otoczaków zieleńców, fyllitów, gabra i kwarcu a także wapienie z klimeniami charakterystyczne dla metamorfiku kłodzkiego (okolice Kłodzka, Dzikowiec) oraz występujące w Górach Bardzkich łupki ilasto-krzemionkowe z licznymi szczątkami psylofitów i łupki graptolitowe z wkładkami piaskowców. Osady dolnego karbonu reprezentują natomiast wapienie z goniatytami występujące w Górach Bardzkich. Pod koniec wczesnego karbonu nastąpiła regresja morza i rozpoczęła się sedymentacja w środowisku limnicznym (jeziornym) w postaci piaskowców, mułowców i łupków ilastych, wśród których występują pokłady węgla kamiennego (okolice Nowej Rudy).
W związku z późnymi fazami orogenezy waryscyjskiej (faza asturyjska) mającymi miejsce w końcu karbonu, intrudowały kłodzko-złotostockie granitoidy o dość zróżnicowanym składzie petrograficznym i zmiennej teksturze. Występują tu granodioryty, tonality i dioryty, a także piroksenity i hornblendyty. Od permu (290 mln lat) klimat zmienił się na bardziej suchy i pustynny, czego dowodem są czerwone od związków żelaza ówczesne skały, występujące między innymi w zachodniej części metamorfiku Śnieżnika, a także w niecce śródsudeckiej (okolice Radkowa, Ratna i Wambierzyc), w obniżeniu Nowej Rudy i we wzgórzach Włodzickich. Miejsce ich występowania poznaje się po ceglastoczerwonej barwie gleby, powstałej ze zwietrzeliny skał.
Pozostałością po okresie permu są także skały wulkaniczne (trachybazalty, trachyandezyty), występujące jedynie w obrębie niecki śródsudeckiej (okolice Tłumaczowa).
Triasowe osady piaskowcowe w rejonach Radkowa i Wambierzyc rozpoczynają sedymentację ery mezozoicznej (250-65 mln). W okresie niemal całego mezozoiku Ziemia Kłodzka była lądem, stopniowo coraz silniej peneplenizowanym, tak, że górnokredowe morze (95 mln lat temu) wkroczyło na powierzchnię dość silnie wyrównaną i głęboko zwietrzałą. Sedymentowały w tym okresie głównie margle, iłowce, mułowce i osady piaszczyste, odsłaniające się obecnie w Górach Stołowych, rowie górnej Nysy, a także w północnej części gór Bystrzyckich.
Ruchy orogenezy alpejskiej, które spowodowały regresję morza, postępowały na tym terenie sukcesywnie od koniaku (88 mln lat temu) aż po przełom paleogenu i neogenu, gdzie w swojej najsilniejszej fazie – w fazie sawskiej doprowadziły do wyniesienia Sudetów wzdłuż tzw. Sudeckiego Uskoku Brzeżnego. Towarzyszyły temu intensywne procesy wulkaniczne, których efekty w postaci słupów bazaltowych, podziwiać można w okolicach Lądka Zdroju. Orogeneza ta była ostatnim ważnym wydarzeniem w historii geologicznej Ziemi Kłodzkiej.
W okresie paleogenu zachodziły już procesy ważniejsze z punktu widzenia geomorfologii. W warunkach klimatu subtropikalnego rozpoczęła się m.in. historia rozwoju form krasowych w wapieniach i marmurach Krowiarek, Śnieżnika Kłodzkiego, Gór Bystrzyckich i Orlickich. Ich intensywny rozwój, który trwał do końca neogenu, został niestety przerwany rozpoczynającą się w plejstocenie epoką lodowcową. Dwukrotne wtargnięcie lądolodu skandynawskiego wpłynęło na ukształtowanie sieci rzecznej ziemi kłodzkiej, a także pozostawiło po sobie ślady w postaci eratyków (głazów narzutowych) porozrzucanych po okolicznych polach.
Holocen, jako okres interglacjalny (okres ocieplenia), kształtował rozwój współczesnej flory i fauny.