La sierra está compuesta de una pequeña colina —correspondiente a un anticlinal tumbado (vergencia NE y dirección ibérica NNW-SSE)— formada por calizas, arenas y areniscas de origen marino pertenecientes al Cretácico Superior (entre 80 y 100 millones de años), cubiertas por los materiales aportados por el río Arlanzón, que ha formado numerosas terrazas aluviales en época Cuaternaria.