Pamukkale travertenleri, doğal güzellikleri ve mineral zenginlikleri ile tanınan bir bölgedir. Ancak bu beyaz terasların oluşumu, yüzyıllar süren jeolojik süreçlerin bir sonucudur. Bu benzersiz yapılar, yer altındaki sıcak su kaynaklarının etkileşimiyle meydana gelen karmaşık kimyasal olayların bir ürünüdür ve bölgedeki tarih boyunca devam eden yer kabuğu hareketleriyle şekillenmiştir.

Pamukkale travertenlerinin jeolojik geçmişi, milyonlarca yıl öncesine, Büyük Menderes Grabeni’nin (çöküntü havzası) oluşumuna kadar uzanır. Bölgedeki yer kabuğu hareketleri sayesinde yeraltı suları kalsiyum karbonat açısından zenginleşmiş ve yüzeye çıktıkça bugünkü beyaz terasları oluşturmuştur. Yani jeolojik açıdan travertenlerin yaşı birkaç yüz bin yıl ile milyon yıl arasında değişmektedir. Pamukkale travertenlerinin oluşumu ile ilgili bazı temel bilgiler şu şekildedir:

• Yer altından çıkan kalsiyum karbonat açısından zengin termal sular, yüzeye ulaştığında oksijenle temas ederek çökelir.
• Suyun içindeki karbondioksit gazının atmosfere salınmasıyla kalsiyum karbonat katılaşır ve zamanla teraslar, havuzlar ve sarkıtlar şeklinde birikintiler oluşturur.
• Bu sürekli devam eden kimyasal süreç, Pamukkale'ye o karakteristik bembeyaz, pamuk gibi görünümünü kazandırır.

Pamukkale travertenleri, 1988 yılında UNESCO Dünya Mirası Listesi’ne dahil edilmiştir.