Le paleosale, così chiamate perchè rappresentano una posizione statica delle Grotte di Frasassi attraverso il tempo, rappresentano la fase primordiale di reazione dell'acqua sulfurea sul Calcare massiccio. Nel punto di risalita, dove si incontravano l'acqua sulfurea e l'acqua fredda del fiume, avveniva la reazione per miscela di acque carbonatiche che provocava lo scioglimento delle pareti calcaree e il deposito di gesso per saturazione della soluzione. Queste paleosale hanno una sezione trasversale sempre a forma di campana, che dovrebbe corrispondere ad un ciclo intero di erosione del fiume Sentino e di tutta l'idrografia ad esso collegata. Le paleosale, se non interessate da percolazioni idriche o stillicidi, si presentano spoglie da concrezioni calcaree ma ricche di depositi di gesso bainco (sala Manhattan).

Le sale evolute o sprofondate, rappresentano, invece, una fase successiva alla formazione del complesso carsico. Dopo ripetuti cicli di erosione del fiume, riflessi all'interno della Grotta con formazione di vari piani rappresentati da paleosale, si è giunti ad un periodo di stasi della posizione dell'alveo del fiume Sentino. In tale circostanza la zona di reazione ha potuto agire sempre alla medesima quota allargando le paleosale nel senso orizzontale. Al proseguire del fenomeno, è venuto a mancare il sostegno alla volta calcarea che così è crollata. Questo crollo ha portato all'unione in un'unica grande sala di due o più piani sovrapposti.