De eldste magmatiske bergartene og vulkansk prekambrium granitt bryter fram på Ramsey og på sørspissen av halvøya. Senere sedimentering i kambrium dannet sandstein, som er synlig på nordkysten av St. Brides Bay (og som ble brukt i byggingen av St David's Cathedral). Etterfølgende fint mudder fra ordovicium dominerer den nordlige kysten av Pembrokeshire, men vulkansk aktivitet har komplisert det hele. I den senere silurperioden ble det dannet kalkstein og skifer, som er synlig langs sørsiden av halvøya Marloes.