В формировании хард-рока важнейшую роль сыграла психоделическая волна, захлестнувшая к концу 1960-х годов США и Европу, и обогатившая рок-музыку множеством новых приёмов — музыканты искали новых средств выражения своих чувств, эмоций и мыслей. В середине 60-х, в ходе бесконечных экспериментов со звучанием, появился метод звукоизвлечения, при котором усилительное оборудование перегружалось, что давало в результате мощный рычащий звук — т. н. овердрайв (англ. Overdrive). Этот эффект стали использовать многие исполнители, однако вывести на передний план его удалось именно группам тяжёлого рока, который стал ассоциироваться именно с перегруженным звучанием гитар. В истоках хард-рока стояла не только психоделия. Так, участники Black Sabbath в самом начале существования группы предполагали играть джаз, первый альбом Led Zeppelin можно отнести и к чистому блюз-року, а в записях Deep Purple первого состава прослеживается увлечение классической музыкой (так, альбом «Concerto for Group and Orchestra» — «Концерт Для Группы С Оркестром» — был записан как классическое симфоническое произведение, смешанное с рок-саундом самой группы).
Некоторые работы групп хард-рока можно отнести и к прогрессивному року, так как «тяжесть» звучания иногда сопровождалась сложными музыкальными партиями, длительными виртуозными соло и импровизациями (особенно на концертах). В этом отношении показателен пример британской группы Wishbone Ash, чьи продолжительные, многочастные композиции находятся на стилистической грани между прогрессивным и тяжелым роком, а их «фирменная» гитарная техника «двойного солирования» вдохновила множество других групп хард-рока, а в дальнейшем и хэви-метала. Другим примером могут служить ранние работы Deep Purple, в которых стандартный набор музыкальных средств выразительности, таких как виртуозные импровизации и затяжные соло, расширен активным использованием симфонического оркестра и сложными аранжировками. В концертных выступлениях некоторых групп встречаются длительные (более 10 минут) инструментальные фрагменты с обилием соло и импровизаций (например, на концертном альбоме Deep Purple 1972 года «Made in Japan»).
