Geologisk hører Åmotsdalen til den ytre randen av Snøhettamassivet som består av kvartsitt. Dette er omdannet sandstein bestående hovedsakelig av kvarts, kalifeltspat og muskovitt hvilket gir materialet en lys farge. Sanden ble avsatt av elver forgrenet ut over store områder av et lavliggende kontinent på slutten av urtiden (900 - 600 mllioner år siden). Her finnes også bergarten kvartsskifer (meta-arkose) kjent som Oppdalskifer. Opprinnelig var dette elvesandstein men hadde en annen utvikling enn avsetningen av Snøhettasandstein. Skifrigheten kommer fra overskyvning i fjellkjededannelsen. Iapetushavet ble borte da de gamle kontinentene igjen kolliderte og dannet superkontinentet Pangaea. I kollisjonen ble det ene kontinentet skjøvet over det andre og Oppdalskiferen kom til å ligge sammen med Snøhettakvartsitten. Ved Åmotsdalshytta er vi inne i de eldste bergartene i Dovrefjell, gneis. Dette er bunngneis, en del av det gamle superkontinentet som har overlevd med små endringer helt til i dag.I nyere tid ble det høsten 1991 funnet et til da ukjent mineral i Åmotsdalen av Kjell Arve Isbrekken. Blokkene ble funnet på Gråurdfjellet sør for Åmotsdalen ikke langt fra Snøhetta. Den største blokken var på 50-60 kilo, alle blokkene hadde skarpe kanter og kan derfor neppe være transportert langt fra opprinnelsesstedet i siste istid. Steinblokkene inneholdt gull (200 gram per tonn), men også sølv, kopperkis og svovelkis.