大约从4000万年前青藏高原逐渐隆升，到2000万年前喜马拉雅山脉初步形成，在300万～400万年前青藏高原整体强烈上升，一直隆升到现在平均4000多米的高度。
青藏高原隆起使这一区域的平均气温不断下降，海洋气流对该区域地表的影响逐渐减弱，使其形成了独特的干寒环境。研究表明，在相当长的一段时间里，青藏高原还普遍分布着针叶林和针阔混交林。随着海拔的升高，高原上的温度和湿度不断降低，目前，青藏高原60%以上面积覆盖着冰川冻土，这是高寒区最典型的表现。
青藏高原的强烈上升形成了我国西高东低的地势。喜马拉雅运动导致了秦岭的不断抬升。秦岭成为横亘第二级阶梯中部的高山屏障，造成了南方和北方的地域分异。
青藏高原的抬升对中国气候的影响是巨大的，它直接改变了大气环流的格局。早在亚欧大陆形成之初，当时海陆热力差异造成的季风环流已经存在，但远不及现代季风的强度和影响范围。进入第四纪后，体积巨大的青藏高原正好耸立在北半球的西风带中，把西风带分为南、北两支。南支沿喜马拉雅山脉向东流动，明显加强了西南季风；北支从青藏高原的东北边缘向东流动，从而加强了由于海陆分布引起的偏北季风。由于青藏高原的屏障作用，使蒙古高原、西伯利亚一带在冬季不容易受到暖气流的影响，冷空气因而有机会积聚，形成强盛的冷高压；夏季位于青藏高原以南的印度次大陆受地形屏障，受不到北方冷空气的影响，热低压因而得以长期保存。
随着青藏高原隆起，形成了大面积的高山冰川，成为大河的源头。此后，长江和黄河冲积形成长江中下游平原和华北平原。
青藏高原隆起不仅改变了海陆分布，形成高原本身的自然面貌，还直接控制了季风的形成，并改变了我国自然带的分布规律和地域分异规律，奠定了我国三大自然地理区的基本格局，甚至对全球环境都产生巨大的影响。
