Đứt gãy Sông Hồng có hai giai đoạn hoạt động chính: ban đầu có cơ chế trượt bằng trái do sự trượt về phía đông nam của khối Đông Dương trong giai đoạn 34–17 triệu năm (Ma) trước (Oligocen-Miocen), với cự li dịch chuyển trong giai đoạn này khoảng 700 km[7][8]. Sau đó là trượt bằng phải trong Pliocen-Đệ Tứ (17 đến 5 Ma) nhằm phản ứng lại sự dịch chuyển về phía đông nam của khối Hoa Nam,[8] với biên độ dịch chyển khoảng 5–40 km, tuy nhiên biên độ này vẫn còn là vấn đề tranh cãi[7]. Đới đứt gãy này có thể đã cắt qua toàn bộ thạch quyển[9]

Các phân tích về áp suất-nhiệt độ (P-T) cho thấy, sự căng giãn trượt bằng trái xuất hiện trong các môi trường tướng biến chất amphibolit. Các nghiên cứu về đứt gãy này từ Vân Nam đến Việt Nam chứng minh rằng hầu hết các cấu trúc đá gneiss nằm trong đới biến chất dọc sông Hồng được hình thành trong kỷ Creta.[10]