Desde el punto de vista geológico, el Parque Natural de Somiedo está constituido por un sustrato rocoso de edades comprendidas entre el precámbrico y el paleozoico superior (carbonífero).

La sucesión estratigráfica representativa del zócalo precámbrico y paleozoico supera los 4.000 metros de espesor, aunque los términos más bajos y los más altos no afloran apenas dentro de los límites del concejo. La variabilidad litológica es muy importante, destacándose la sucesión por una alternancia de formaciones siliciclásticas y formaciones carbonatadas, siendo estas últimas más abundantes hacia la parte alta de la serie.

Sobre las pizarras del Narcea, de edad precámbrica, y reposando discordantemente sobre ellas, se encuentra una secuencia cámbrica, ordovícica y silúrica en la que alternan las cuarcitas, areniscas y pizarra, con un único tramo carbonatado (Formación Láncara). Debe destacarse la existencia de una laguna sedimentaria que abarca parte del ordovícico y del silúrico.

La serie devónica se caracteriza por una alternancia muy neta de tramos carbonatados y tramos siliciclásticos que le confieren un destacado contraste litológico.

Finalmente, la serie carbonífera se inicia con una formación calcárea (Formación Alba) continuada con otra carbonatada muy potente (Caliza de montaña). Esta va seguida por conjunto de litología variable agrupado dentro de la Formación San Emiliano.

Este orden o geometría inicial se ve fuertemente modificado por los movimientos tectónicos hercínicos, que dan lugar, a partir del carbonífero, a un conjunto de estructuras (cabalgamientos, pliegues, fallas, etc.) cuyo trazado es predominantemente NO-SE.

Existen una dolomitización intensa asociada a las fracturas y cabalgamientos. Estos últimos llevan asociadas igualmente mineralizaciones de baritina y mercurio, como las de Caunedo y Villar de Vildas.