L'orogénèse (littéralement « naissance du relief ») peut avoir plusieurs causes, mais la principale est due aux mouvements tectoniques. La subduction d'une plaque océanique sous une plaque océanique ou continentale forme une cordillère (la cordillère des Andes, les montagnes Rocheuses). La collision de deux plaques continentales peut suivre et créer une chaîne de collision (les Alpes, le Caucase, l'Himalaya). La croûte terrestre est épaissie par des failles et des plis s'exprimant à toutes les échelles (de l'échelle continentale a l'échelle microscopique).
La présence d'une anomalie thermique peut également provoquer la formation d'un relief par l'apport de matériel (volcan) et/ou par la modification de la densité (et donc la flottabilité) de la croûte ou de la lithosphère (plus chaud / moins dense). La croûte continentale étant plus légère que le manteau lithosphérique sous-jacent, la plus grande partie de l'épaississement crustal est absorbé à l'interface croûte/manteau (le Moho est plus profond). Cet épaississement provoque une augmentation du relief, et généralement une augmentation locale de l'érosion. L'érosion peut également être responsable de la création de relief par réponse isostatique.
Une chaîne de montagnes peut également être créée sur une frontière de plaque transformante (décrochante), ou extensive (bordure de rift ; le relief est créé par effet thermique)
Les montagnes de ce système sont issues de la fermeture, dès le Crétacé, de l'océan Téthys, principalement par collision des plaques africaine et indienne avec l'Eurasie depuis l'Éocène.
L'ouverture de différents bassins océaniques en Méditerranée (mer Ligure entre la Corse et la Provence ; mer Tyrrhénienne entre Corse, Sicile, Sardaigne et Italie ; mer d'Alboran entre Espagne et Maroc ; mer Égée entre Grèce et Turquie ; etc.) complique la géologie et la répartition géographique de ces chaînes.
Les Pyrénées sont une chaîne montagneuse entre la mer Méditerranée (cap de Creus) et l'océan Atlantique (golfe de Gascogne), séparant la France et l'Espagne et abritant la principauté d'Andorre. La principale exception à cette règle est formée par le Val d'Aran, qui dépend de l'Espagne mais se situe sur le versant nord du massif et l'enclave espagnole du village de Llívia situé dans les Pyrénées-Orientales à proximité de Bourg-Madame en Cerdagne. En orographie, parmi les anomalies, est incluse la chute Cerdagne située sur le versant sud de la chaine (Le Sègre et le Carol), mais partagée entre la France et l'Espagne tout comme la Garonne venant du glacier de l'Aneto en Aragon et ressortant en Val d'Aran.
La chaine des Pyrénées traverse 6 départements français d'est en ouest qui sont : les Pyrénées-Orientales, l'Aude, l'Ariège, la Haute-Garonne, les Hautes-Pyrénées et les Pyrénées-Atlantiques qui font partie de trois régions Aquitaine, Midi-Pyrénées, Languedoc-Roussillon. Elle traverse les communautés autonomes espagnoles de Catalogne, d'Aragon, de Navarre et d'Euskadi (Pays basque espagnol).
La cordillère américaine est issue de la subduction depuis le Crétacé de la plaque pacifique sous les plaques nord-américaine (Montagnes Rocheuses et chaînes côtières du Pacifique, de l'Alaska au Mexique) et sud-américaine (Andes, de l'Équateur au Sud du Chili).
Les Montagnes Rocheuses s'étendent du Canada aux États-Unis d’Amérique.
Les Chaînes côtières du Pacifique s'étendent de l'Alaska au Mexique
La cordillère des Andes s'étend sur plusieurs pays d'Amérique du Sud : Chili, Pérou, Équateur, Argentine, Colombie, Bolivie et Venezuela.