Strážovské vrchy
Z hľadiska geologického majú Strážovské vrchy mimoriadne pestré zloženie s typickou príkrovovou stavbou. Kryštalické jadro pohoria je malé, odhalené iba v najjužnejšej časti CHKO v okolí osád Cobriál, Koškárovci a Šindliarovci. Na povrch tu vystupujú granodiority, kremité biotitické pararuly a grafitické ruly. Na kryštalinikum sú v okolí Gápľa viazané hydrotermálne kremenné žily s drobným výskytom olovnatých a zinkových rúd. Z minerálov obsahujú, okrem kremeňa, kalcitu, hematitu a sideritu, galenit, sfalerit a pyrit. Severný okraj tohto kryštalinika lemuje úzky pruh obalovej malomagurskej jednotky (kremence, bridlice, vápence a dolomity).
Podstatnú časť pohoria tvoria však silne zvrásnené a presúvané mezozoické komplexy. Strážovské vrchy vznikli vo vrchnej kriede počas hlavnej horotvornej alpínskej fázy, ktorá bola veľmi silná a vytvorila príkrovovú stavbu V Strážovských vrchoch máme zachované všetky subtatranské príkrovy: krížňanský, chočský a strážovský. Atraktívne skalné dominanty v tejto oblasti tvoria trosky strážovského a chočského príkrovu, ktoré sa nasunuli na krížňanský príkrov. Vyskytujú sa tu jednotky pribradlovej zóny – manínsky príkrov s pribradlovým paleogénom, ktoré zväzujú centrálne Karpaty s bradlovým pásmom. Hlavnými horninami, ktoré tvoria tieto príkrovy sú sedimentárne (usadené) horniny, predovšetkým vápence a dolomity.
Križňanský príkrov je vlastne súborom sedimentárnych sérií, z ktorých sú najcharakteristickejšie séria belianska a zliechovská. V belianskej sérii výrazne prevládajú sedimenty plytkovodnejšie, tzv. kordillierového typu (krinoidové vápence, svetlé organogénne vápence s rohovcami, tmavosivé vápence a dolomity, kremence, pieskovce, bridlice). Zliechovská séria je typom hlbokomorských sedimentov (tmavosivé vápence a slieňovce, bridlice, rohovcové radioláriové vápence), ktoré dosahujú značných mocností (až do 500 m).
Chočský príkrov priestorovo zaberá veľkú časť Strážovských vrchov a je plocho uložený na Krížňanskom príkrove. Miestami buduje celé horské skupiny (Strážov), inde len trosky ako pozostatky pôvodne súvislého príkrovu. Taktiež je tvorený viacerými sedimentačnými sériami. Čiernovážska séria je budovaná predovšetkým dolomitmi pre bielovážsku sú charakteristické sivé až tmavosivé vápence s rohovcami, tmavosivé bridlice a slieňovce.
Strážovský príkrov tvorí severnú oblasť Strážovských vrchov, priliehajúcu k vnútrokarpatskému paleogénu a tvorí i menšie trosky na chočskom príkrove. Vyznačuje sa prítomnosťou svetlých vápencov tzv. wettersteinského typu.
SÚĽOVSKÉ VRCHY
Zlepenec je hlavnou horninou, ktorá buduje masív Súľovských vrchov. Vďaka svojej osobitosti má i vlastný názov – súľovský zlepenec – pomenoval ho Dionýz Štúr – významný slovenský geológ a prírodovedec. Je to sedimentárna (usadená) hornina zložená z okruhliakov karbonátových hornín – vápencov a dolomitov, ktoré pochádzajú z rozpadávajúcich sa druhohorných geologických vrstiev. Okruhliaky sú priemerne veľké 5 – 10 cm, navzájom sú spojené vápnitým tmelom. Niektoré vrstvy súľovských zlepencov sa usadzovali v morskom prostredí, iné, ako to ukazujú najnovšie výskumy i v sladkovodnom – jazernom. Najväčšia hrúbka súľovských zlepencov pri obci Súľov až 500 m. Vyššie členy pozostávajú z ílovcovo – pieskovcového súvrstvia.
Západný okraj Súľovských vrchov je tvorený jurskými rohovcovitými, krinoidovými a hľúznatými vápencami. Patrí k bradlovému pásmu (bradlá Manínov, Drieňovky). Nachádza sa tu i bradlový obal, budovaný prevažne slieňmi. Severozápadný okraj Súľovských vrchov patrí k vnútrokarpatskému paleogénu, tvoria ho pieskovce, zlepence a slieňovce (flyšoidné sedimenty).