Het deel ten noordwesten van de Ardèche wordt ingenomen door het Centraal Massief, een van de oudste landstreken in Europa.Dit gebied ligt grotendeels in de Auvergne. Veel gesteenten die hier aan het oppervlak te vinden zijn, stammen uit de zogeheten geologische oudheid: het Paleozoïcum (600 tot 225 miljoen jaar geleden), de periode waarin de vroegste levensvormen tot ontwikkeling kwamen. Het was tevens het tijdperk waarin het Centraal Massief zich boven zijn omgeving verhief. Vanaf dat moment viel het hoge gebergte ten prooi aan verwering en erosie door de elementen. Regenwater dat over een gesteente of de bodem stroomt, spoelt zeer geleidelijk stukjes steen en bodem los en voert deze onder invloed van de zwaartekracht met zich mee de hellingen af. Geen berg of bodem is hier tegen bestand en dus ook het Centraal Massief niet. Het verweringsmateriaal werd door de rivieren afgevoerd naar de bekkens rond het Centraal Massief waar onder meer de Ardèche zich bevindt. 

De Geologische Middeleeuwen

Tijdens de zogeheten geologische middeleeuwen, het Mesozoïcum (225 tot 65 miljoen jaar geleden), steeg de zeespiegel en kwamen de gebieden rond het Centraal Massief onder water te liggen. Eerst overspoelde het wassende water van de Jurazee grote delen van Noordwest-Europa (200 tot 135 miljoen jaar geleden). Vervolgens zette de Krijtzee grote delen van Europa onder water (135 tot 65 miljoen jaar geleden). De Krijtperiode was de tijd van de dinosauriërs, reuzenhagedissen waarvan sommige enorme afmetingen bereikten. Nog steeds liggen de kalksteenafzettingen uit deze geologische perioden rond het Centraal Massief, onder meer in de Ardèche. Het kalksteen dat in deze periode werd gevormd, delft men tegenwoordig voor de bouwnijverheid en de cementfabricage. 

De Geologische Nieuwe Tijd

De zogenaamde geologische nieuwe tijd, het Cenozoïcum (65 mil-joen jaar geleden tot heden), wordt in twee perioden ingedeeld: het Tertiair (65 tot 2 miljoen jaar geleden) en het Kwartair (2 miljoen jaar geleden tot heden). 

Tertiair

Tijdens het Tertiair begon de zeespiegel weer te stijgen en liep het gebied rond het Centraal Massief nogmaals onder water. Behalve kalk werden in deze periode ook zand en leem afgezet. Deze afzettingen zijn terug te vinden in de vruchtbare Limagne in de Bourbonnais.

Tegen het einde van het Tertiair begon de aardkorst zich op veel plaatsen te plooien. Hierbij werden bergketens gevormd zoals de Alpen en dePyreneeën (orogonese). De enorme krachten die hiermee gemoeid waren, zorgden er ook voor dat het Centraal Massief werd opgeheven. Die opheffing verliep koepelvormig, waardoor de oppervlakte werd vergroot. Door deze oppervlaktevergroting begon de aardkorst te scheuren. Vervolgens vond het magma uit het binnenste van de aarde via de scheuren zijn weg naar het aardoppervlak. Een intensief vulkanisme was het gevolg met als resultaat de talrijke vulkanen in de Monts Dore en de Monts du Cantal. 

Ook de kalksteengebieden rondom, zoals de Ardèche, scheurden op veel plaatsen open, waardoor kloven ontstonden. Zo'n kloof of ravijn wordt een gorge, clue, canyon of défilé genoemd, de hoogvlakte tussen twee kloven een causse. De Ardèche is tevens een gebied waar tal van karstverschijnselen (oplossingsverschijnselen in kalksteen) voorkomen, zoals karstpijpen (avens, trechtervormige gaten in de ondergrond), karstgrotten (waaronder druipsteengrotten), dolinen (kleine terreindepressies), uvala's (grote terreindepressies, ontstaan door het samengroeien van dolinen) en droge dalen.  

Kwartair

In het Kwartair, dat ongeveer 2 miljoen jaar geleden begon, trad op gegeven moment de mens naar voren. Het Kwartair wordt gekenmerkt door ijstijden (glacialen). Deze perioden van extreme koude werden afgewisseld met warmere perioden (interglacialen). Tijdens de ijstijden kwam het Centraal Massief onder een dik pak ijs te liggen, dat in de vorm van gletsjers naar de omliggende bekkens stroomde. Door de uitschurende werking van het ijspakket werden de vulkanen letterlijk afgetopt en ontstonden er U-vormige dalen. Deze keteldalen worden cirques genoemd. In sommige dalen zijn nog de gletsjerkrassen in de wanden van de dalen zien. Nadat het ijs was gesmolten, zocht het water zich een weg omlaag door de kloven; er ontstond een netwerk van beken en rivieren die op hun beurt weer nieuwe kloven uitschuurden.

In de afgelopen tweeduizend jaar ten slotte is de invloed van de mens op het uiterlijk van het landschap steeds groter geworden: er werden landgoederen aangelegd, er verschenen wegen, dorpen en steden, naald- en loofbomen werden geplant, akkers en weiden werden ingericht en ook damde men de natuurlijke rivieren in.