La zone se développe dans le flanc inverse de la nappe de Morcles (domaine Helvétique). Ce flanc inverse a été très fortement affecté par la déformation lors de la mise en place de la nappe; cela s'observe par la forte réduction d'épaisseur de certains niveaux startigraphiques (l'Urgonien, par exemple, ne fait plus que quelques mètre d'épaisseur alors que sa puissance est d'une centaine de mètres dans le flanc normal), par une schistosité très bien marquée ainsi que par la forte déformation de certains constituants de la roche (les galets étirés du Priabonien sont particulièrement spectaculaires).

Les cavités se développent dans différentes lithologies : Le Valanginien schisteux (Berriasien), le Valanginien calcaire, les calcaires siliceux de l'Hauterivien, les calcaires Urgonien et les calcaires à nummulites du Priabonie; le Gouffre du Grand Cor lui les traversent toutes. Notons encore que certaines de ces unités sont pourtant réputées peu karstifiables !

Vue tridimensionnelle schématique de la structure géologique aux environs
du Réseau du Grand Cor ( J.Perrin / 1996 )