La Serra d’Espadà constitueix una alineació muntanyosa triàsica amb alternança àcid-base en els materials geològics i en els sòls; té un gran interés tectònic i un modelatge geomorfològic caracteritzat per crestes abruptes i llomes més suaus i arredonides, passant del nivell del mar fins als 1.106 m del pic de la Ràpita.
Hi ha un marcat predomini del triàsic inferior i mitjà; no obstant això, atesa la gran complexitat que presenta, també abunden els materials juràssics i, a través dels plecs i falles que la conformen afloren els materials paleozoics a termes municipals com Pavies, Figueres, Vilamalur i Torralba.
Els tres elements del terreny triàsic (arenoses, calcàries i margues), que dominen al Parc Natural de la Serra d’Espadà, imprimeixen un caràcter particular tant en l’orografia com la hidrografia de la regió que ocupa.
Els gresos, entre els quals destaquen els del Buntsandstein, compostos per grans angulosos de sílice, apareixen en capes superposades, permeables i de grossària variable, disposades en posició obliqua, donant lloc a muntanyes de gran elevació, anguloses i amb agudes crestes, la inclinació de les quals ocasiona profunds barrancs o torrenteres, on les aigües que no esvaren, filtren donant lloc a nombroses fonts. Solen contenir minerals com coure, cobalt, cinabri..., en les nombroses mines de la serra (Xóvar, Aín, Torralba...). Les calcàries (Muschelkalk) apareixen sobre els gresos formant filons o parets.
Les margues es presenten en forma de talús a les faldes de les muntanyes de gres roig o en forma de tossals arredonits i solcades d’angostos barrancs; solen cridar l’atenció la brillantor i el color (rogenc, groguenc o morat) dels vidres d’algeps, a la qual cosa deuen la denominació de margues irisades.
Totes aquestes característiques confereixen a la serra d’Espadà un excepcional valor paisatgístic derivat de la natural policromia de les formacions geològiques, destacant el color rosat-rogenc dels paisatges silicis que formen la serra, enfront del blanquinós dels calcaris que circumden el parc natural.