En el Cretácico, las sierras de Quilmes eran un elemento orográfico positivo, con basamentos ígneo-metamórficos del Precámbrico Paleozoico inferior.
Paralelamente fue afectado por una período de ascenso vertical, el cual se mantiene hasta hoy.
[2] La provincia de Tucumán sólo cuenta con su ladera oriental, la cual pertenece al Departamento Tafí del Valle.
En la provincia de Catamarca, ambas laderas pertenecen al Departamento Santa María.
En algunos valles de su pedemonte occidental se encuentran pequeños pueblos y caseríos interserranos, habitados por pastores.
Por esta causa, se presenta un clima sumamente árido, con precipitaciones anuales inferiores a 200 mm.
Genéticamente se denomina árido de sierras y bolsones, o tierra fría desértica.
Sus dueños originales era el pueblo amerindio Quilme; sus descendientes son los poseedores en la actualidad.
[11][12] En la misma ladera oriental también se desarrolló la Cultura Santa María o santamariana, civilización que se desarrolló entre el 1200 y el 1470 de nuestra era, coincidente en gran parte con la etnia diaguita, ya que pueblos de ese origen poblaban la región durante el desarrollo de la cultura santamariana.