Geologia Południowa część doliny zbudowana jest z paleozoicznych skał krystalicznych, głównie przeobrażonych w karbonie gnejsów, oraz magmowych granitoidów. Część środkowa i dolna zbudowana jest ze skał osadowych powstałych na dnie morza w okresie od triasu do kredy. W wyniku sedymentacji nastąpiło ich rozdzielenie na płaszczowinę wierchową i reglową. W obydwu występują takie skały, jak wapienie, dolomity i łupki, a podrzędnie kwarcyty i piaskowce. Stanowią one górną warstwę, ale podczas orogenezy alpejskiej nastąpiło sfałdowanie i przemieszczenie warstw. Miejscami oderwane fragmenty krystaliczne zostały nasunięte na skały osadowe. Powstały tzw. czapki tektoniczne, np. na Małołączniaku czy Twardym Upłazie. Najmłodsze skały budują północną część doliny. Są to organiczne wapienie z otwornicami.