在地質演化活動中，地殼的隆起與沉降爲最基本的結果，在這個過程中，原本水平的地層會發生彎曲變形，形成各種褶皺。在褶皺地層中，以形同波濤、上下起伏的最爲多見，但在特殊環境下，地層也會發生水平彎曲，產生環狀的褶皺構造，馬蹄山和圖木舒克山的“馬蹄印”正是這種水平彎曲的環狀構造。由於由外向內彎曲，處於中心的地層會因擠壓而發生破碎，在其後的風化剝蝕作用下，這些破碎的岩屑首先分崩離析，在雨水和重力等作用下，由山體外側的豁口“搬運”出去，使環狀構造中心越來越空，最終形成我們現在所見的“馬蹄印”。
極巧的是，那兩處水平環狀彎曲都處於山體的邊緣，從而給岩屑外運創造了可行的通道，才使得其中破碎的岩屑得以脫離，否則，“馬蹄印”依然不會出現。
東北的山脈排列形狀爲馬蹄形，這種山脈排列形狀對對東北平原氣候有一定的影響。
西部的大興安嶺和北部的小興安嶺在冬季可以阻擋冬季風，使東北平原受冬季風的影響能夠減弱一些。東部的長白山地阻擋夏季風，使東北平原在長白山山地的背風坡降水減少一些。
