Depresie boli od seba oddelené horskými chrbátmi, z ktorých pochádzal klastický materiál na ich sedimentárnu výplň. Tu sa usadzovali kontinentálne sedimenty typu verukáno (zlepence, droby, arkózy).
Na konci permu boli Jelenské vrchy pravdepodobne zarovnanou pahorkatinou. Neustále pokračovali vertikálne tektonické pohyby a začiatkom triasu bolo územie zaplavené praoceánom Tethys. Nerovnorodosť dna tohto morského priestoru podmienila jeho členenie na pásma, ktoré sa od seba odlišovali hĺbkou, ako aj rozdielnou sedimentáciou. Z jednotlivých pásiem počas alpínskeho vrásnenia vznikali samostatné tektonické jednotky: tatrikum, fatrikum, veporikum a hronikum.
More v spodnom triase bolo plytké a morská hladina kolísala. Tak miestami vznikali lagúny a zátoky oddelené od otvoreného mora. Na dnách týchto plytčín sa pôsobením veľkého výparu formovali ložiská síranov (anhydrit - sádrovec). V strednom triase nastupuje uhličitanová (karbonatická) sedimentácia, ktorej výsledkom sú tmavé, šedé a svetlé vápence, rohovcové vápence a dolomity. Tieto usadeniny sú prevažne lavicového, prípadne masívneho charakteru, zväčša opísané ako gutensteinské vápence. Po ústupe mora a vytvorení lagún na koci stredného triasu, začínajú tektonické pohyby. Usadzujú sa bridlice a pieskovce (lunzské vrstvy). Je to súvrstvie flyšového charakteru, so striedaním tmavých ílovcov a jemnozrnných pieskovcov. Potom sa začal plytkovodný vývoj karpatského keupru (pestré bridlice, vložky dolomitov, kremence a pieskovce). Vo vrchnom triase sa s transgresiou mora začína nový sedimentačný cyklus. Nahromadením rias, lastúr, ulít a drte iných organizmov na morskom brehu, vznikli oolitické a lumachelové vápence. Ďalej sa usadili piesčité vápence a kremence. Jura bolo obdobie, kedy sa väčšina územia nachádzala pod hladinou mora, čoho dôkazom sú liasové sedimenty plytkovodného typu (rohovcové vápence, krinoidové vápence a i.) a z obdobia doger - malm hlbokomorské sedimenty (slieňovce, slienité vápence a i.). Jurská sedimen-tácia pokračovala až do spodnej kriedy. Stredná krieda je charakteristická hlavnými horotvornými pohybmi, ktoré ohraničujú začiatok vrásnenia Jelenských vrchov. Počas alpínskeho vrásnenia vznikali rozsiahle príkrovy, no niektoré časti územia boli ešte vo vrchnej kriede a aj počas paleogénu zaliate morom. Dôkazom sú sedimenty vnútrokarpatského paleogénu.
V neogéne vznikli na území Západných Karpát početné zlomové línie, ktoré sa stali prívodnými cestami neogénneho vulkanizmu. Neogénne štruktúry sa na území Jelenských vrchov nevyskytujú.