La presenza di diversi tipi litologici è dovuta ai differenti processi orogenetici e di sedimentazione che hanno accompagnato la genesi di questi rilievi.
I versanti formati da argille scagliose risultano caratterizzati dalla presenza di diffusi fenomeni di dissesto, localizzati nelle zone vicine a Vergato, Pian di Setta e Grizzana Morandi.

Nella zona di Cà Le Scope troviamo le Marne di Monte Piano costituite da argilliti, marne argillose e argille marnose di colorazione dal rosso al rosato. Ciò risulta evidente nella cava abbandonata in località Steccola.
Le Arenarie di Loiano, biancastre e quarzoso faldspatiche, si estendono da Monte Termine al fondovalle del Setta.

La Formazione di Antognola, litologicamente eterogenea, si presenta con marne e marne argillose di colore grigio verde, e interessa i versanti che dalla zona del Memoriale scendono verso il Torrente Setta. Gli affioramenti posti sulle pendici del Monte Sterlese e del Monte Salvaro, in prossimità di Pioppe, appartengono al Membro delle Arenarie di Anconella e sono caratterizzati da una composizione quarzoso feldspatica a granulometria medio grossolana.

I principali rilievi del Parco, Monte Baco, Monte Sole e Monte Salvaro, sono formati da arenarie molto compatte, color nocciola o grigio chiaro appartenenti alla Formazione di Bismantova. In località Cinque Cerri è posta la Formazione del Termina costituita da argille e argille marnose scure.

La varietà di tipi litologici sopra descritta genera un paesaggio caratterizzato da forme tra loro differenti. Sulle arenarie si modellano forme aspre con ripide pareti e incisioni torrentizie strette e profonde; al contrario subsrtati argillosi e marnosi determinano una morfologia più dolce. Nei versanti argillosi esposti a sud i fenomeni erosivi possono generare la formazione dei Calanchi, una delle emergenze geomorfologiche più tipiche della zona.