大同土林的形成是一箇複雜的地質過程，主要由第四系湖相、河流相的粘土、砂、礫石的鬆散堆積物在乾燥氣候環境中，受季節性雨水淋蝕和沖刷而成。
以下是大同土林形成的主要因素：
土林地區的構造運動活躍，導致地表水流沖刷、土層風化和鹽鹼析出，這些自然力量相互作用，使得原本平緩的堆積物地表被切割成千溝萬壑。
在某些層位中，由於鐵質膠結物富集，風化後形成質地堅硬的鐵帽，這保護了其下部的粘土及砂礫層，減弱了雨水淋蝕力，從而形成瞭如塔如柱的土林。
土壤中的鈣化層疊壓也是土林形成的一箇重要因素。土壤中蘊含的鈣、鐵等元素與日光交互輝映，形成了土林無與倫比的彩色映像。
總之，大同土林的形成是自然力量，包括水流侵蝕、風化作用和地質構造運動的綜合結果。