La Riserva è geologicamente situata nell'area appartenente al bacino di sedimentazione Ligure, risalente al periodo Giurassico (circa 190 milioni di anni fa). I periodi di sedimentazione furono diversi e frequentemente disturbati da sconvolgimenti tettonici e orogenetici, per cui tutto il territorio appare oggi fortemente caratterizzato da pieghe, faglie (particolarmente evidente è quella situata lungo il torrente Rizzone) e aree di sovrascorrimento che testimoniano questi antichi fenomeni.
Tutta la zona compresa tra Compiano e la briglia (Diga) del Taro a Ponte Scodellino, si pensa fosse, nel Pleistocene medio, occupata da un lago i cui resti si estendono lungo la riva sinistra del Taro e sono visibili da Compiano fino alla Costa dei Rossi.
Le formazioni geologiche riscontrabili sono le seguenti:
Non ci sono testimonianze di ritrovamenti importanti di fossili nel territorio dell'Oasi e della Riserva, ma, all'interno degli strati di arenaria di Ranzano, si rinvengono facilmente "impronte di fondo" e Fucoidi (alghe).
