Les géodes peuvent se former dans n'importe quel type de roche ou de minéral mais, par habitude, le terme est généralement réservé aux formations dans les roches sédimentaires, filoniennes, magmatiques et volcaniques. Elles peuvent se former à partir des bulles de gaz dans les roches magmatiques en voie de solidification telles les structures vésiculaires, les basaltes ou encore, comme dans le Midwest Américain, dans les cavités arrondies des formations sédimentaires. Après attaque de la roche autour de la cavité par érosion ou dissolution, des silicates et/ou des carbonates se déposent sur la surface intérieure. Avec le temps, ceux-ci évoluent lentement sous l'influence des eaux de percolation ou des solutions issues de l'hydrothermalisme faisant pousser des cristaux dans la chambre intérieure. La roche mère contient des géodes que parfois le climat ou l'érosion mettent au jour en surface, si ces géodes sont composées de matériaux résistants tels le quartz.
Les cristaux prennent naissance à partir de germes sur les parois intérieures; gênés dans leur développement par l'espace fermé, ils se développent la majorité du temps dans une direction spatiale normale à la surface de leur point d'origine suivant le principe de la sélection géométrique. Dans le cadre des roches magmatiques, la première couche qui se forme est celle des minéraux ayant la plus haute température de fusion. Les géodes pegmatites se constituent donc avec une juxtaposition de minéraux à croissance centripète, dont la température de fusion va décroissante depuis l'écorce vers l'intérieur pour terminer avec les formations cristallines issues de la cristallisation de composants liquides ou gazeux refroidis ou infiltrés dans la gangue puis moulés (dépôt minéral) ou cristallisés par concentration progressive des sels. Il arrive également que les géodes se constituent strictement par le refroidissement des différents matériaux, formant donc une géode pleine ou «nodule», mais que l'intrusion ultérieure d'acides, d'eaux souterraines, etc. lessive littéralement une partie de l'intérieur via des fissures et creuse donc la géode. De nombreuses géodes sont constituées dans leur partie intérieure par du quartz qui s'y est retrouvé par infiltration d'eaux sursaturées en silice et qui a précipité en cristaux de quartz.