Karkonosze, będące najwyższym pasmem Sudetów, odgrywają znacznie większą i ważniejszą rolę, niż wynikałoby to z tego prostego stwierdzenia. Są bowiem równocześnie najwyższymi górami Czech, a i w Prusach nie było wyższych.
Rozległy, wyraźnie wypiętrzony masyw Karkonoszy stanowi główną część Sudetów Zachodnich. Stąd dawniej bywały one łączone w opisach z Górami Izerskimi, posiadającymi podobną budowę geologiczną i będącymi ich naturalnym przedłużeniem ku zachodowi, aż po Bramę Łużycką. Wschodnią granicę Karkonoszy wyznacza Brama Lubawska. Ku północy najwyższy, graniczny grzbiet opada stromo do Kotliny Jeleniogórskiej. W zachodniej części u podnóża głównego grzbietu ciągnie się niższe pasmo wzniesień, porozcinane na poszczególne boczne grzbiety dolinami licznych rzek i potoków. Jest to Pogórze Karkonoskie między dolinami Kamiennej na zachodzie i Łomnicy na wschodzie. Z głównym grzbietem łączy się poprzez wyraźne zrównanie, zwane Karkonoskim Padołem Śródgórskim.

Obecnie przyjmuje się że Karkonosze ciągną się od Przełęczy Szklarskiej (8.86. mi .na zachodzie po dolinę rzeki Bóbr ną_wschodzie (w Bramie. Lubawskiej) pasmem długości około 36 km. Główny grzbiet Karkonoszy podzielony jest przełęczami na kilka części. Od zachodu, pomiędzy Przełęczą Szklarską i Przełęczą pod Śnieżką (1394 m) ciągnie się Śląski Grzbiet, rozcięty dodatkowo na dwie części Przełęczą Karkonoską (1198 m).

W części zachodniej kulminuje w nim Wielki Szyszak (1509 m), a w części wschodniej Smogornia (1489 m). Dalej ku wschodowi, pomiędzy Przełęczą pod Śnieżką a Sowią Przełęczą (1164 m), wyrasta najwyższa część ze Śnieżką (1603 m) i Czarnym Grzbietem z Czarną Kopą (1407 m). Następny człon pomiędzy Sowią Przełęczą a przełęczą Okraj (1046 m) stanowi Kowarski Grzbiet ze Skalnym Stołem (1281 m), a ostatni – po Bramę Lubawską – Lasocki Grzbiet z Łysociną (1118 m), w Czechach noszący w północnej części nazwę Pomezni hrbet, a w części południowej Rychory.

Karkonosze czeskie są bardziej rozczłonkowane: składają się z kilku grzbietów i obszernego pogórza. Najważniejszy jest tu dwuczłonowy, rozcięty w połowie doliną Łaby Vnitfni hrbet (znany także jako Czeski Grzbiet). Łączy się on ze Śląskim Grzbietem na Labske Louce na zachodzie, a na Bile Louce (Równi pod Śnieżką) na wschodzie. Jego zachodni człon odchodzi na wschodzie od Ko-tela i nosi nazwę Krkonośa, a wschodni ciągnie się na zachód od Studnićni hory i Lućni hory i zwany jest Kozi hrbety. Południową część czeskich Karkonoszy tworzy pogórze z licznymi, na ogół południkowo leżącymi grzbietami, które nosi nazwę Krknośske rozsochy (Rozwidlenia Karkonoskie), nawiązującą do ukształtowania tego obszaru. Nie może to dziwić, jeżeli weźmie się pod uwagę, że polska część obejmuje tylko około 185 km2, a czeska aż 465 km2.

Podobnie jak większość gór, także i Karkonosze różnią się bardzo z północnej i południowej strony. Od północy, z Kotliny Jeleniogórskiej, mają kształt -wyraźnego wału a -stromo opadających zboczach, natomiast od południa piętrzą się stopniowo kolejnymi pasmami, narastają coraz wyższymi grzbietami górskimi. Z tej strony nie robią tak monumentalnego wrażenia; nawet Śnieżka, bardzo wyraźnie górująca nad całym otoczeniem, wydaje się mniej imponująca.

Wynika to głównie z budowy geologicznej i różnic w urzeźbieniu. Zasadniczy zrąb Karkonoszy od zachodu aż po Przełęcz pod Śnieżką, kończącą od wschodu Równię pod Śnieżką, budują waryscyjskie eranitoidy. Samą Śnieżkę w większości tworzą twarde hornfelsy, a resztę grzbietu na wschód od niej budują przeważnie proterozoiczne gnejsy, łupki łyszczykowe i zmetamorfizowane granity (granitognejsy), u których podnóża występują też zieleńce oraz zlepieńce i szarogłazy.

W tych formacjach pojawiają się różne skały i minerały, na przykład bazalt w Małym Śnieżnym Kotle, arafibolity, fyllity, magnetyt, uran, korund, ametysty, granaty, beryle i wiele innych. Teren Karkonoszy zaliczany był też do obszarów złotonośnych, ale żadne złoża minerałów i polimetaliczne (poza rudami żelaza i uranu w Kowarach) nie miały większego znaczenia. Eksploatowano również liczne kamieniołomy, przede wszystkim granitu.

Pod względem budowy geologicznej Karkonosze zaliczają się do gór starych, ale ich obecne ukształtowanie jest wynikiem waryscyjskich ruchów górotwórczych sprzed około trzystu milionów lat, po których nastąpił okres erozji i denudacji, doprowadzający do zniszczenia skał okrywy i odsłonięcia głębinowych granitów. Ich zasadniczy masyw został ponownie wy-dźwignięty w okresie trzeciorzędowej orogenezy alpejskiej, ale jego poszczególne fragmenty podniosły się nierównomiernie, podzielone uskokami i spękaniami, częściowo wypełnionymi skałami wylewnymi. Ruch ten objął tylko same Karkonosze, natomiast Kotlina Jeleniogórska nie została wydźwignięta. W wyniku ruchów górotwórczych oraz następujących po nich okresów erozji i denudacji Karkonosze uzyskały charakterystyczny wygląd szerokiego grzbietu o cechach równi szczytowej, z którego wyrastają twardzielowe kopuły poszczególnych szczytów.

Po ustaniu alpejskich ruchów górotwórczych nastąpił okres intensywnej erozji, szczególnie nasilony podczas zlodowaceń i po ustąpieniu lądolodu. Wówczas to powstały najbardziej atrakcyjne elementy rzeźby, nadające niektórym fragmentom Karkonoszy, jako jedynemu pasmu sudeckiemu, znamiona gór wysokich typu alpejskiego. Najbardziej widocznymi śladami tego okresu są kotły polodowcowe opadające skalistymi ścianami, u których podnóża leżą stożki usypowe i napływowe, a niżej moreny denne, czołowe i brzeżne, stawy i jeziorka polodowcowe, torfowiska wysokie i średnie. Wietrzenie i wysokogórski, niemal polarny klimat doprowadziły do powstania tak charakterystycznych wieńców’ gruzowych, kopców darniowych (thufurów), gruntów strukturalnych, gołoborzy, rynien gruzowych, a przede wszystkim niezliczonych pięknie ukształtowanych skałek, którymi Karkonosze są wręcz usiane i które stanowią o ich atrakcyjności turystycznej. Na ich powierzchniach można dostrzec dobrze wykształcone kociołki wietrzeniowe, a w łożyskach rzek i potoków – marmity, czyli garnki polodowcowe (kociołki erozyjne). Są to lejowate zagłębienia w skałach tworzących koryto rzeczne o średnicach od kilkunastu centymetrów do kilku metrów i głębokościach dochodzących niekiedy do kilku metrów. Powstały głównie w okresie polodowcowym, gdy intensywnie spływające wody wprawiały w ruch wirowy kamienie, a nawet wielkie głazy w skalnych zagłębieniach. Kamienie te, obracając się, żłobiły studzienki.