Dai rilievi geomorfologici risulta che la paleo-geografia dell'area era costituita da corsi d'acqua principali con direzione SW-NE che dalle pieghe appenniniche, con alvei rettilinei, si immettevano nel mare Adriatico. Contemporaneamente i loro affluenti, inseriti nelle sinclinali e lungo le linee di vecchie faglie, avevano un andamento idrografico perpendicolare ai primi.

La regressione della linea di costa e il perdurare delle spinte orogeniche, che sollevavano gli Appennini, incrementarono l'azione erosiva dei corsi d'acqua principali, i quali ampliarono il loro bacino imbrifero attraverso catture fluviali lasciando negli alvei abbandonati valli relitte parallele. L'attuale reticolo idrografico, che può sembrare complicato da un'apparente indipendenza dei corsi d'acqua, è invece riconducibile ad uno schema evolutivo caratterizzato da catture fluviali successive. E' in questo meccanismo particolare che possono rientrare l'origine e la formazione della Gola di Frasassi e della Gola della Rossa. Dunque l'apertura e l'evoluzione della Gola di Frasassi sono state realizzate dal taglio progressivo del rilievo calcareo spartiacque costituito da Monte Valmontagnana - Monte Frasassi, lungo i versanti del quale scorrevano corsi d'acqua diametralmente opposti che, integrati sia dalle fratture della roccia sia da un particolare e grandioso carsismo, hanno reso possibile la cattura delle acque del bacino imbrifero dell'entroterra appenninico, originando l'attuale assetto idrografico.