大约在四亿年前，北京地区曾是一片汪洋大海，海底沉积了大量的碳酸盐类物质。由于地壳运动，几经沧桑变迁，海底抬升为陆地。大约在七千万年前，华北发生了造山运动，北京西山就此形成。而后碳酸盐逐渐被溶蚀成许多岩溶洞穴，石花洞就是其中之一。石花洞发育的地质年代是奥陶系马家沟组石灰岩中，随着地壳运动的多次抬升与相对稳定之过程，使之发育为多层多支溶洞。因洞内石花集锦，千姿百态，玲珑剔透，在石花洞开发期间被北京市政府定名为“北京石花洞”。