Le massif de l'Agly est constitué de métasédiments paléozoïques (unité supérieure) et de roches paléozoïques anatectiques, migmatites et gneiss granulitiques à protolithes précambriens (unité inférieure). Ces deux unités sont intrudées par des sills et deux plutons carbonifères: le pluton granitique de Saint-Arnac et le pluton charnockitique d'Ansignan. Le massif est affecté par un métamorphisme HT-BP hercynien, une déformation mylonitique associée au rifting crétacé et une structuration par des failles subverticales réactivées lors de l'inversion pyrénéenne. L'ensemble de ces phénomènes géologiques engendre la juxtaposition de blocs mésozoïques (calcaires et dolomies), blocs hercyniens (gneiss de Caramany et granite de Saint-Arnac) et brèches sédimentaires (brèche d'Ansignan crétacée) au niveau de la Serre de Vergès.
L'érosion différentielle met en évidence les carbonates massifs du Crétacé inférieur en une longue arête rocheuse entre les alvéoles et plateaux granitiques hercyniens. Au contact entre gneiss et carbonates, jaillit la source de la Doux dont la température des eaux traduit une circulation profonde. La coupe du Mas montre par ailleurs l'existence d'une néotectonique quaternaire dont l'âge est donné par le remplissage bréchique d'alluvions anciennes (Riss). Des dépôts karstiques ont révélé la présence d'une faune de rongeurs d'âge burdigalien inférieur (18 à 19 Ma) au sommet du piton calcaire. A noter également la présence d'une brèche rouge type Baixas, exploitée en carrières jadis pour pierre ornementale et la présence d'indices de minerais métalliques exploités dans l'Antiquité.