Pod względem geologicznym Park obejmuje część gnejsowego bloku Gór Sowich, stanowiącego najstarszy element budowy geologicznej Sudetów. Wśród skał metamorficznych największą powierzchnię zajmują gnejsy i migmatyty uważane za najstarszą formację skalną w obrębie całych Sudetów. Wśród nich występują między innymi serpentynity, skały kwarcowe oraz młodsze skały żyłowe. Zachowały się tu również fragmenty pokrywy osadowej karbonu, reprezentowane przez zlepieńce i piaskowce oraz łupki.
