山谷的形成是一個多因素、多階段的過程，主要涉及地質構造運動、外力作用（如流水侵蝕、風力侵蝕和冰川侵蝕）以及板塊運動。以下是山谷形成的主要原因：
地質構造運動。包括地殼的變動和岩石的變形。例如，板塊之間的相互擠壓和拉張可以形成深谷，這種地殼運動通常伴隨著地層的隆起和斷裂，從而導致山谷的形成。
外力作用。包括流水侵蝕、風力侵蝕和冰川侵蝕。水流可以攜帶泥沙，對河床進行侵蝕，從而形成深谷。風力侵蝕也會形成類似的效果，尤其是在乾旱和風力強勁的地區。冰川侵蝕則可以形成U形谷。
板塊運動。例如，兩個板塊的擠壓或拉張可以形成深谷，這種作用在地殼的板塊構造中非常常見。
此外，山谷的形成還與岩石性質有關，一些抗風化能力較弱的岩石或被斷層破碎的岩石更容易被侵蝕，從而形成山谷。