Geologien på Haramsøya består i hovedsak av ulike former av gneis. Den nordlige delen av øya er dominert av den metamorfe bergarten gneis, eller ullagneis. Denne gneisen er et komplekst granittoid og kvartsdioritt med store forekomster av ekoglitt. I den nordlige delen av bygda Haram, finner man et felt av gabbro. Denne Haramgabbroen fra sent proterozoikum, blir delt inn i tre ulike typer, avhengig av krystallinholdet. Videre sørover på øya er det forskjellige forkastningslinjer som hører til møre-trøndelag forkasningssone. Dette er en del av det kaledonske skyvedekket, noe man spesielt ser på Åkre hvor det er store foreksomster av mylonitt. På Austnes består berggrunnen av granittoider med forekomster av ekoglitt. Sammen med bergartene som finnes i store kvanta på øya, finner man også mindre årer av andre bergarter. På fjellvegen over Tverrfjellet er det funnet en åre med rosa marmor, og i de tynne forkastningslinjene som går på tvers av øya, er det forekomster av granatglimmerskifer, glimmerskifer med kyanitt og granat-amfibolitt.