寒武纪之后是奥陶纪，奥陶纪距今4.4-5亿年间，为浅海形态，继续接受沉积，形成石灰岩层。
奥陶系石灰岩层形成南太行山第二层青石绝壁层，如黄围山主峰。
下古生界奥陶系中统上马家沟组的石灰岩中（主要在花斑石灰岩层中），含古海生无脊椎动物软体动物阿门角石化石，与古海生藻类化石（叠层石），距今4.4-5亿年了。
晚寒武系与奥陶系地层之间，即下古生界寒武系张夏组与下古生界奥陶系中统上马家沟组之间，也有一个平行不整合接触面（我们称之为第四个接触面）。
该接触面，大概在第二层青色石灰岩绝壁层的根部。即黄围山灵楸洞层面。
到中奥陶纪末期，大约在距今4.5亿（？）年前后，南太行山所在的华北地区又抬升为陆地。在近一亿年时间内，接受风化剥蚀，到石炭纪（距今2.85-3.5亿年）的中期，南太行山由北向南接受海浸，形成了海陆交互的沉积物。
在中奥陶系其与上面的石炭系地层之间又形成了一个不整合接触面（我们称之为第五个接触面）。
在此接触面以下的地层中，缺少志留系泥盆系沉积岩，因为志留纪与泥盆纪时期，南太行为陆地。
石炭纪之后的二迭纪（可能连续到三迭纪的初始期），仍在浅海状态，继续接受沉积，形成石灰岩。
山西陵川的煤矿，河南辉县的吴村煤矿，焦作煤矿，鹤壁煤矿，正是华北南太行山地区石炭系形成的岩石层，内有含煤层。
到距今2.05亿年（即二迭纪未），南太行山又从海中升起，再次变为陆地。所以，南太行山的最顶层应该为二迭系石灰岩地层。
从此后，南太行山地区再未被海洋淹没。
也就是说，整个中生代，包括三迭纪，侏罗纪，白垩纪，以及新生代，南太行山没有海相沉积物，只有陆相沉积物了。