L'area protetta presenta importanti aspetti di erosione carsica e marina su substrato dolomitico.
Lungo la costa affiorano rocce del complesso calcareo-dolomitico denominato "Dolomie di San Pietro dei Monti," con strutture algali, interstrati pelitici e grotte, conservanti reperti di passate oscillazioni del livello marino.
Tra le principali cavità, generatesi in seguito a fenomeni carsici e all'erosione marina, si possono citare la Grotta Marina di Bergeggi, la Grotta delle Sirene e la Grotta della Galleria di Bergeggi.