หุบเขาเป็นหุบเขาแคบด้านสูงชันที่มีแม่น้ำหรือลำธารไหลไปตามด้านล่าง ช่องเขาเกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของกระบวนการทางธรณีวิทยาหลายอย่าง รวมถึงการกัดเซาะ กระบวนการแปรสัณฐาน เช่น การยกตัวในแนวดิ่ง และการยุบตัวของถ้ำ การกัดเซาะโดยแหล่งน้ำที่อาศัยอยู่มักจะเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดหุบเขา
แม่น้ำกัดเซาะช่องเขาขณะที่ไหลผ่านผืนดินโดยการขนหินและดินออกไป การไหลของน้ำและการเสียดสีอย่างต่อเนื่องโดยเศษซากในน้ำในที่สุดจะตัดร่องลึกผ่านภูมิประเทศที่เผยให้เห็นชั้นหินหลายชั้น ธารน้ำแข็งยังสามารถขุดช่องเขาเข้าไปในดินแดนได้ในขณะที่พวกมันรุกและถอยกลับ ช่องเขาน้ำแข็งเหล่านี้เต็มไปด้วยน้ำและกลายเป็นแม่น้ำ ซึ่งจะขจัดหินและดินออกไปจนเกิดเป็นช่องเขาที่ลึกยิ่งขึ้น
การก่อตัวของหุบเขาถูกเร่งโดยกระบวนการทางธรณีวิทยาบางอย่าง การยกตัวในแนวตั้งเกิดขึ้นเมื่อขอบของแผ่นเปลือกโลกยกขึ้นขณะที่ชนกันเพื่อสร้างลักษณะที่สูงชันและเป็นหิน เช่น ภูเขาและช่องเขา เมื่อหลังคาของถ้ำใต้ดินพังทลาย พวกมันยังสามารถก่อตัวหรือขยายช่องเขาให้ลึกได้อีกด้วย
