Nel territorio del parco le erte pendici boscose e le rupi, tra cui quelle singolarissime dei Sassi, contrastano in maniera evidente con le ampie aree sottostanti, dolcemente prative e calanchive. L'accostamento di morfologie collinari tanto dissimili lungo un medesimo versante é legato alla peculiare ossatura geologica dell'Appennino emiliano, frequentemente caratterizzata dal contatto tra rocce a diverso grado di erodibilità. Le argille sono rocce estremamente erodibili, composte da particelle minutissime e non cementate, con piccolissimi pori che le rendono allo stesso tempo decisamente impermeabili: le argille, infatti, nello strato superficiale, possono lentamente imbibirsi d'acqua, impedendone l'infiltrazione nel terreno. Favoriti dall'impermeabilità, che accentua il ruscellamento superficiale, si manifestano intensi fenomeni erosivi che danno origine ai calanchi. Le arenarie che formano le maestose rupi di Monte Guerro e quelle pronunciatissime dei Sassi sono, invece, visibilmente piú resistenti all'erosione: le loro particelle grossolane sono saldamente cementate. La giacitura degli strati lungo i versanti puó presentarsi per lunghi tratti a reggipoggio, come nelle pareti occidentali dei Sassi, offrendo la massima resistenza ai processi erosivi e franosi. Le arenarie di queste ripide pareti vengono peró attaccate dai processi legati ai cicli di gelo-disgelo e agli sbalzi di temperatura, che causano il disfacimento della porzione superficiale della roccia. Contro queste rupi alte e particolarmente esposte agli agenti atmosferici, anche il vento agisce con efficacia, contribuendo a scolpire tipiche cavità e piccole forme globose o tabulari.

Le argille che affiorano nel territorio del parco appartengono ai tipici complessi rocciosi, in prevalenza argillosi, che caratterizzano gran parte dell'Appennino emiliano. Particolarmente significativo é il loro assetto caotico, reso evidente dal colore variegato, in cui argille e altre rocce appaiono mescolate assieme. Anche a distanza é facile osservare lungo gli affioramenti l'accostamento di argille di colore rosso, grigio chiaro, grigio scuro, verdastro, bruno, nelle quali sono dispersi frammenti di altra natura rocciosa che hanno in comune l'origine lontana. La sedimentazione di questi terreni é, infatti, avvenuta, durante il Cretaceo superiore (intorno a 90 milioni di anni fa), in ambienti di mare profondo prossimi all'antico Oceano Ligure, il piccolo braccio oceanico dalla cui chiusura ha avuto origine l'Appennino; per questo sono chiamati Liguridi. Nel corso della chiusura dell'Oceano Ligure e durante le successive forti compressioni da cui ebbe origine il corrugamento appenninico, le Liguridi subirono uno spostamento di molte decine di chilometri rispetto alla posizione dell'originario bacino di sedimentazione, formando una coltre che ha ricoperto estese aree della catena. Nel corso di questo spostamento l'assetto di questi terreni é profondamente cambiato e le intense deformazioni subite hanno stravolto il primitivo ordine stratigrafico.

Le particolari arenarie che hanno originato gli imponenti torrioni dei Sassi sono composte da granuli molto grossolani, che si possono distinguere bene anche osservando un campione a occhio nudo: sulle superfici scabre, spesso nascosti da chiazze bianche di licheni crostosi, spiccano i granuli di quarzo grigio chiaro e di aspetto vetroso, e si possono distinguere quelli feldspatici bianco latte, mentre piú rare sono le particelle scure di altri piccoli frammenti rocciosi. Queste arenarie, il cui colore inalterato é grigio-beige chiaro, ma che per alterazione puó assumere gradazioni bruno-nerastre, sono suddivise in spessi banchi, che si distinguono bene lungo i ripidi fianchi dei Sassi, separati da sottili strati di arenarie laminate e meno cementate. La sedimentazione di questi materiali avvenne sul finire dell'Oligocene (25 milioni circa di anni fa) in ambienti marini abbastanza profondi, il cui substrato era costituito dalle rocce dei complessi liguridi. Il processo di trasporto di questi materiali grossolani dalle zone prossime alla costa, dove le sabbie abbondavano, sino ai fondali profondi é paragonabile a una densa valanga sottomarina di sedimento misto ad acqua e viene chiamato corrente di torbida. Ogni spesso strato arenaceo corrisponde all'arrivo di una di queste gigantesche valanghe. Le arenarie quarzose dei Sassi, un tempo note come Molasse dei Sassi di Rocca Malatina, prendono il nome di Arenarie di Anconella, dalla omonima località del bolognese dove esemplari affioramenti ne costituiscono il riferimento stratigrafico ufficiale. Le Arenarie di Anconella fanno parte della Formazione di Antognola, composta in prevalenza da marne (rocce miste calcareo-argillose), che nel parco affiorano lungo i versanti coltivati che fronteggiano i Sassi. Le Arenarie di Anconella sono osservabili in una fascia abbastanza continua, che dai fianchi dirupati di Monte Guerro abbraccia i Sassi, la zona di Castellino delle Formiche e le pendici in cui é modellato il Dito di Samone.