Μια σημαντική γεωλογική δομή εμφανίζεται στην περιοχή της Κρυφτής, η οποία είναι χαρακτηριστική για τον τρόπο σχηματισμού των πετρωμάτων και δίνει στοιχεία για τη συμβολή της ρηξιγενούς τεκτονικής στο Βόρειο Αιγαίο.
Στην περιοχή εμφανίζονται εντυπωσιακές εικόνες των τεκτονικών μιγμάτων (mélange), γεωλογικών σχηματικών που εμφανίζουν μια χαοτική δομή, καθώς μικρότερα ή μεγαλύτερα τεμάχη πετρωμάτων συναντώνται ανακατεμένα μέσα με μια θεμελιώδη μάζα. Αποτελούνται κυρίως από κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους, χαλαζιακούς-μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους, πρασινίτες και λιγότερο από οφιόλιθους.
Οι οφιόλιθοι είναι πετρώματα που σχηματίστηκαν από άνοδο μάγματος στον πυθμένα του ωκεανού της Τηθύος καθώς αυτός άνοιγε και βρισκόταν σε εξέλιξη η δημιουργία του. Πριν από περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια οι γεωλογικές συνθήκες άλλαξαν. Οι μεγάλες στεριές της Λαυρασίας και της Γκοντβάνας άρχισαν να συγκλίνουν. Τα πετρώματα που σχημάτιζαν τον ωκεάνιο πυθμένα της Τηθύος συμπιέστηκαν, αναδύθηκαν και επωθήθηκαν επάνω στο ηπειρωτικό περιθώριο της Ευρασίας, εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά από την αρχική τους θέση, υπερπηδώντας άλλα πετρώματα τα οποία βρίσκονται σήμερα κάτω από τα οφιολιθικά πετρώματα του ωκεάνιου πυθμένα της Τηθύος.
Τα τεκτονικά μίγματα δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια τοποθέτησης της οφιολιθικής μάζας πάνω στο ηπειρωτικό περιθώριο. Τα ασβεστολιθικά τεμάχη του υποβάθρου (όπως και ο ορεινός όγκος της Παναγίας Κρυφτής), αποκολλήθηκαν από το ηπειρωτικό περιθώριο κατά την τοποθέτηση των οφιολίθων και ανακατεύτηκαν μαζί τους. Σήμερα δεσπόζουν στην περιοχή καθώς εμφανίζονται εγκλωβισμένα μέσα στα τεκτονικά μίγματα.
Τα πετρώματα της περιοχής έχουν έντονα επηρεαστεί από ένα μεγάλο ρήγμα οριζόντιας μετατόπισης με διεύθυνση ΒΑ-ΝΔ, εμφανίζοντας τις εντυπωσιακές κατακόρυφες κλίσεις των τεκτονικών μιγμάτων σε μια ζώνη πλάτους εκατοντάδων μέτρων. Το ρήγμα αυτό είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία του φαραγγιού και των θερμών πηγών που αναβλύζουν στην περιοχή. Η γεωλογική δομή (είδος πετρωμάτων, ρήγμα κλπ) είναι υπεύθυνη και για τη δημιουργία σπηλαίων που χαρακτηρίζουν την περιοχή, ένα από τα οποία έχει χρησιμοποιηθεί για το εκκλησάκι της Παναγιάς Κρυφτής.
