Nền cổ Hoa Bắc được hợp thành từ vài khối chính, chúng bị nghiêng và gập oằn theo thời gian do kết quả của các va chạm với các khối đất lục địa khác. Các khối chính hợp thành bao gồm có Khối miền đông, Khối miền tây và Vành đai Kiến tạo sơn Trung tâm[1][2]. Vành đai Kiến tạo sơn Trung tâm chạy từ miền tây Liêu Ninh qua Bắc Kinh tới miền tây Hà Nam và chứa chủ yếu là các dạng đá lửa có niên đại từ đại Cổ Nguyên sinh. Khối miền tây trải rộng ở phía tây từ khu vực này qua Sơn Tây, Thiểm Tây, Nội Mông Cổ và miền bắc Cam Túc. Khối này là cổ nhất và cũng là phần ổn định nhất của nền cổ này và chứa một số loại đá cổ nhất cũng như có giá trị khoáng vật nhất tại châu Á, đặc biệt là trong khu vực Nội Mông Cổ, nơi có những mỏ trầm tích khổng lồ chứa than đá và quặng sắt đã được tìm thấy.

Khối miền đông là bất thường đối với nền cổ này ở chỗ nó chịu ảnh hưởng nặng bởi sự làm mỏng lớp vỏ đã bắt đầu diễn ra từ đại Trung sinh và được biết là làm giảm độ dày của lớp vỏ từ khoảng 200 km xuống chỉ còn 80 km, nghĩa là mất đi khoảng 120 km[3]. Trong khu vực dãy núi Trường Bạch và tỉnh Sơn Đông từng xảy ra những hoạt động núi lửa liên tục trong kỷ đệ Tam. Sự làm mỏng lớp vỏ tại Khối miền đông được coi là do luồng nhiệt cao trong các mảng kiến tạo (đặc biệt là mảng Thái Bình Dương) bao quanh nền cổ Hoa Bắc. Lớp vỏ thấp nhất được người ta tin rằng đã bị thay thế trong đại Trung sinh do kết quả của chùm lớp phủ lớn sinh ra bởi tác động chung từ các khối lục địa khác cận kề[3].

Trước kỷ Trias, nền cổ Hoa Bắc là một lục địa độc lập được các đại dương bao quanh. Trong phần lớn thời gian của đại Cổ sinh, nó là khối đất lục địa nằm tại phần phía bắc nhất của Trái Đất, thường là vùng đất xa nhất về phía bắc cho tới khi nó va chạm với Siberi để tạo thành giai đoạn cuối cùng trong sự hình thành của Pangaea trong kỷ Trias.