Por su particularidad y variedad, el término de Checa es lo que podríamos denominar un “parque temático geológico”. La naturaleza ha hecho converger en este pequeño espacio gran cantidad de sustratos y capas, a modo de libro de historia de La Tierra.

El Paleozoico es el nivel geológico más antiguo. Fundamentalmente son pizarras y cuarcitas (490-250 millones de años).

El Mesozoico está formado por tres grupos de rocas en función de su mayor a menor edad:

• Triásico: principalmente areniscas y conglomerados, sobre los que la erosión ha labrado profundos cañones fluviales y curiosas morfologías. En este grupo también se incluyen arcillas con yesos que ocupan el fondo de muchos valles y que son la causa de la existencia de manantiales salinos (250-205 millones de años).
• Jurásico: en su mayoría son calizas y dolomías, algunas de ellas de gran contenido en fósiles. El río Tajo, al igual que varios de sus afluentes, han labrado en ellas profundas hoces y cañones (205-145 millones de años).
• Cretácico: fundamentalmente arenas caoliníferas, y calizas y dolomías, que aparecen en la parte alta de los escarpes de los cañones (145-65 millones de años).
• Cenozoico: se pueden distinguir entre las rocas del Terciario, en su mayoría arenas y conglomerados (65-2 millones de años), y las del Cuaternario, principalmente travertinos o tobas calcáreas, relacionadas sobre todo con procesos que tienen lugar en las laderas y en los ríos y manantiales (2 millones de años-actualidad).

La unidad estratigráfica denominada científicamente Pizarras de Checa está constituida por pizarras negras, piritíferas con intercalaciones cuarcíticas hacia la base en las que se observan ripples de oscilación. Si bien es posible observar en las pizarras alguna estructura sedimentaria como laminación horizontal y láminas milimétricas de arena y limo, su característica más importante es la presencia de una esquistosidad penetrativa que les confiere un aspecto hojoso. La potencia de este tramo inferior se estima en unos 100 metros, si bien el hecho de que sea un excelente nivel de despegue hace difícil conocer su potencia real. A techo, se observa una transición hacia una alternancia, de unos 90 metros de potencia, de pizarras negras, areniscas rojizas y cuarcitas grises. Existe en el conjunto de la unidad una abundante fauna de Graptolites, e, incluso, Orthoceras, que permiten datar esta unidad como Llandoveriense-Wenlockiense.