汶川地震的形成原因主要是印度板塊向亞洲板塊的俯衝，導致青藏高原快速隆升。
這種俯衝作用導致高原物質向東緩慢流動，並在高原東緣沿龍門山構造帶向東擠壓。四川盆地之下存在的剛性地塊對這種擠壓形成了頑強阻擋，導致構造應力能量長期積累。最終，這種應力能量在龍門山北川至映秀地區以地震的形式突然釋放。
這次地震屬於逆沖、右旋、擠壓型斷層地震。在擠壓應力的作用下，地震由南西向北東逆沖運動，形成了一個由南西向北東的單向破裂過程，導致餘震也向北東方向擴張。由於地震發生在地殼的脆韌性轉換帶，震源深度在10千米至20千米之間，因此具有巨大的破壞性。