Le montagne dolomitiche che circondano Cortina, paesaggio unico al mondo, sono il risultato di complesse vicende geologiche che ebbero inizio 235 milioni di anni fa in un mare tropicale, adornato da lagune e atolli. In questo mare si protrasse un lungo periodo di sedimentazione durato circa 165 Ma e favorito dal lento abbassamento dei fondali, al quale seguirono movimenti tettonici su scala globale che portarono, circa 25 Ma fa, al sollevamento della catena delle Alpi.
Due momenti della storia geologica sopra descritta si ritengono particolarmente significativi per la conca Ampezzana:
Nel Triassico i bassi bracci di mare che si interponevano alle scogliere, erano testimoniati dalla presenza di rocce tenere, come marne e calcari marnosi: è la cosiddetta “Formazione di San Cassiano” (229 Ma - Carnico), affiorante in più punti nel fondovalle e nella quale abbondano i resti di una fauna fossile in eccezionale stato di conservazione. La collezione di fossili cassiani intitolata a Rinaldo Zardini e conservata nel Museo Paleontologico delle Regole d’Ampezzo, è fra le più importanti e studiate al mondo.
Un successivo abbassamento del livello del mare, con emersione di vaste aree, sconvolse drasticamente il paesaggio dolomitico: scomparvero le barriere coralline e si formarono estesi fondali pianeggianti; il mare basso facilitava lo sviluppo di grossi bivalvi, oltre alla comparsa dei primi rettili terrestri. I ritrovamenti, non solo di reperti fossili di animali, ma anche di carbone e di ambra, testimoniano la presenza di rigogliose foreste di piante resinose su isole presenti all’interno di un sistema lagunare (“Formazione di Travenanzes”). Nelle gocce di ambra rinvenute alla base della Tofana sono stati individuati degli acari fra i più antichi finora noti al mondo e pollini di diverse specie.