Dentro de la complejidad y diversidad geológica que posee la provincia de León, gran
parte de las comarcas que integran Montañas del Teleno estarían localizadas en lo que, desde el punto de vista litológico, se conoce como la Iberia silícea. Se trata de áreas paleozoicas, antiguas y duras, que forman las sierras del Teleno, La Cabrera, Montes Aquilanos y Montes de León. En otra categoría litológica se incluirían las riberas y vegas de los grandes ríos y sus correspondientes interfluvios, integrados en la Iberia arcillosa, bien representada en los sectores oriental y meridional del territorio, y con predominancia de arcillas terciarias acompañadas por cantos rodados de cuarcita y arenisca, que tras su modelado su modelado cuaternario aparecen ahora como una estructura casi plana y horizontal que prácticamente no se ha modificado desde un punto de vista tectónico.
El patrimonio geológico incluye un amplio conjunto de bienes y recursos, que refieren aspectos muy distintos: el origen y evolución de la Tierra; los procesos que la han modelado; los climas y paisajes del pasado y presente; y el origen y evolución de la vida. Se puede así hablar de un patrimonio geológico en sentido estricto, que en Montañas del Teleno estaría representado, entre otros, por las evidencias del glaciarismo cuaternario; de un patrimonio paleontológico; y de un patrimonio minero, tanto histórico como actual, que en el entorno del Teleno está muy bien representado, gracias a las numerosas evidencias de minería romana del oro, aspecto del que se habla extensamente en el apartado de patrimonio arqueológico y minería romana en el bloque de patrimonio cultural.
Entre el patrimonio minero, no puede dejar de mencionarse el aprovechamiento actual de la pizarra. La pizarra es una roca densa de grano fino, caracterizada por su estructura en láminas. Aunque suele ser abundante en formaciones sedimentarias antiguas, solo en determinadas circunstancias es posible su aprovechamiento, lo que ocurre el la comarca de La Cabrera. El impacto económico y ambiental de esta actividad extractiva ha sido muy alto en todo el territorio.
Interesante desde el punto de vista geomorfológico es la captura fluvial del río Cabrera. La captura fluvial es un fenómeno por el cual un tramo, normalmente el superior, de río o arroyo es captado y desviado por otro (capturante), haciendo que drene hacia él. Este proceso afecta a una cuenca hidrográfica, que se reduce, en beneficio de la cuenca que captura, que incrementa su caudal. La captura suele realizarse por erosión remontante del río capturante, que aumenta su longitud hasta alcanzar el valle del río capturado, o por desbordamiento de este último a través de un canal de enlace, siempre que el capturado esté situado a mayor altitud que el capturante. Las capturas determinan la aparición de una serie de elementos característicos, como el codo de captura, punto donde el río capturado se desvía, y el valle abandonado, situado aguas abajo del codo, que es por donde discurrían las aguas del río capturado antes de que se produjese la captura.
En el caso del río Cabrera, el codo de captura se localiza entre las localidades de Nogar y Saceda, en La Cabrera Baja. Allí, la dirección que siguen las aguas da un giro muy marcado, pasando de discurrir de oeste-noreste a circular en dirección este-noroeste. El río beneficiario es el Sil, muy erosivo, que detrae así este importante cauce al Duero.
El glaciarismo ha dejado en gran parte del territorio de Montañas del Teleno, magníficas evidencias, cuyo interés actual no es solo geológico o geomorfológico, sino también biológico, asociado a los nuevos sistemas naturales que el sucesivo avance y retroceso de los hielos ha generado, como lagos y lagunas, turbera, etc.
Cumbres que superan los 2.000 metros de altitud favorecieron la acumulación de grandes masas de hielo, los glaciares que se prolongaban en lenguas heladas. Su movimiento extremadamente lento, fue excavando amplios valles de fondo plano y arrastrando los materiales que arrancaba en su desplazamiento y que, al remitir los hielos, se fueron depositando en forma de morrenas. Cuando estos depósitos cerraban una ligera depresión, el agua del deshielo se fue acumulando en ella, originándose así lagos y lagunas glaciares, como los de La Baña y Truchillas, declarados Monumento Natural e incluidos en la REN, la Red de Espacios Naturales de Castilla y León, y cuyos paisajes se describen en el correspondiente apartado de rutas de senderismo.
Especialmente relevantes son también los paisajes glaciares asociados a la Sierra del Teleno, donde no puede dejar de mencionarse el valle del Caballo Grande y el circo del arroyo de Peña Bellosa que, entre valles, circos, cubeta y lagunas, ofrece magníficas panorámicas y paisajes, eso si, para montañeros experimentados.