Desde un punto de vista geológico el área del Geoparque se emplaza dentro de la Rama Aragonesa de la Cordillera Ibérica. Dicha cordillera tiene una estructura de cadena montañosa con una longitud algo superior a los 400 km y una anchura de 200 km y transcurre en dirección noroeste-sureste entre Burgos y Valencia. El Geoparque del Maestrazgo se sitúa en el límite con la depresión del Ebro y en la zona de confluencia con la Cadena Costero-Catalana.

Aunque de forma puntual hay afloramientos de rocas paleozoicas, este Geoparque está formado fundamentalmente por un sustrato de rocas pertenecientes a las eras Mesozoica y Cenozoica, que invitan a realizar un sorprendente viaje a través de los últimos 200 millones de años de historia geológica.

Durante buena parte del Mesozoico el Geoparque estuvo cubierto por el mar. En el periodo Jurásico la plataforma marina fue estable y uniforme y en ella se desarrolló una variada fauna de invertebrados. Más tarde, en el Cretácico, la inestabilidad de la corteza terrestre produjo movimientos verticales del terreno que propiciaron retiradas y avances intermitentes del mar.

Durante el Cenozoico se escribió un importante capítulo geológico con la denominada Orogenia Alpina. Hace 55 millones de años comenzaron a aproximarse las placas euroasiática y africana, y las capas sedimentarias depositadas en la antigua cuenca marina se plegaron y fracturaron. El empuje horizontal ejercido por sendas placas tectónicas formó de manera lenta y progresiva la Cordillera Ibérica, un proceso que duró millones de años y cambió el paisaje radicalmente.

Los relieves creados por el plegamiento fueron de inmediato sometidos a una lenta transformación por parte de los procesos exógenos de erosión, transporte y sedimentación esculpiendo y modelando nuestro sustrato rocoso.

A través de las numerosas pistas geológicas que nos brinda este entorno, podemos realizar una lectura casi ininterrumpida de los estratos depositados durante millones de años. Ésta nos permite saber acerca del devenir de los antiguos mares y sus numerosas fluctuaciones, reconstruir antiguos ecosistemas gracias al hallazgo de numerosos fósiles e imaginar y medir el poder de las fuerzas geológicas que –en combinación con el transcurso del tiempo- son capaces de plegar y moldear el relieve que observamos.