El valle de Núria está situado en la zona axial del Pirineo Oriental. Está constituido por un conjunto de materiales precámbricos y paleozoicos (de seiscientos a cuatrocientos millones de años) que presentan una compleja estructura a consecuencia de las diferentes etapas de formación a que han estado sometidos.

Abundan tres litologías predominantes, que condicionan el modelado actual; los gneis, los esquistos y las calizas. Los gneis están formados por grandes cristales (porfiroclastos) de feldespatos de forma elíptica, envueltos por unos minerales de hábito plano denominados "micas". A causa de su gran dureza, son los materiales que configuran el relieve más abrupto del valle: las gargantas del Freser.

Los esquistos son unas pizarras cristalinas de grano grueso y de forma plana, que se rompen fácilmente y forman los relieves más suaves y redondeados. Las calizas las encontramos muy fracturadas y con formas cársticas y, en muchos emplazamientos, en forma de mármoles bandeados.

El valle de Núria se caracteriza por tener una geomorfología altamente influida por el glaciarismo del cuaternario.
Presenta abundantes circos glaciares, valles subexcavados por los glaciares, relieves abruptos y depósitos morénicos, además de cavidades cársticas y profundas gargantas. El período de máxima extensión glacial tuvo lugar hace aproximadamente unos veinticinco mil años. Durante este tiempo, a causa de un descenso de temperatura, el valle de Núria estaba ocupado por grandes masas de nieve y hielo que configuraban un glaciar principal donde confluían otros más pequeños que provenían de los valles laterales.

Concretamente, en Núria se juntaban los glaciares procedentes de Finestrelles y el Eugassers, del Noufonts y el Eina y el Noucreus, y formaban el glaciar de Núria. Éste descendía por el valle del río Núria (con un espesor de unos ciento cincuenta metros) hasta llegar a Queralbs, donde se unía al glaciar del Freser (que procedía de Coma de Vaca).

El resultado de esta dinámica glacial es el modelado actual del valle de Núria:

· La acumulación de nieve en las zonas de cabecera de los glaciares (circos) ha dado lugar a los enclaves en forma de olla con paredes casi verticales. Un claro ejemplo es el circo glaciar de la Coma d'Eina, adyacente a los picos d'Eina y Noufonts, que presenta unas paredes verticales de hasta 500 metros de altura.

· El transporte de esta nieve en forma de glaciar hacia el fondo del valle ha originado los espectaculares valles en forma de U a consecuencia de la excavación que se producía sobre el sustrato rocoso. Los ejemplos más ilustrativos son los valles de Coma de Vaca o del río Núria. Como resultado del proceso de sobreexcavación glaciar, también tenemos la formación de cubetas. Éstas son productos de la erosión diferencial por cambios litológicos y muchas de ellas están ocupadas por lagos (Estaños de Carançà).

· El proceso de transporte de los materiales que han sido erosionados por el encaje de los glaciares ha dejado como sello los depósitos de lagos y pequeños complejos morénicoss.

· La confluencia de pequeños glaciares en el principal se ve reflejado en forma de valles colgados como, por ejemplo, el valle de Fontalba que, desde la falda del Puigmal, desciende hasta el valle del río Núria, queda interceptado en una cota topográfica más elevada y da lugar a una espectacular cascada. Una vez iniciado el proceso de descongelación, los glaciares fueron retrocediendo valle arriba a consecuencia de la descongelación, cosa que generó una intensa dinámica fluvial. El paso del agua por el fondo de los valles ha dado lugar, con el tiempo, a la formación de profundas gargantas excavadas sobre el resistente sustrato de gneis, como las del valle de Núria o el valle de Coma de Vaca. En terrenos calcáreos, la acción del agua ha provocado la formación de fenómenos cársticos como, por ejemplo, el sistema cárstico del Forat de l'Embut. En este punto, las aguas que provienen del Puigmal desaparecen subterráneamente por una red de galerías de aproximadamente un kilómetro de recorrido, hasta resurgir en el torrente de Finestrelles.

Actualmente, la dinámica geomorfológica sólo afecta al medio físico superficial y está representada por la acción de la nieve, del hielo y de las lluvias torrenciales. Las lluvias torrenciales provocan pequeños deslizamientos y los aludes erosionan el terreno y configuran canales carentes de vegetación. El hielo, por el proceso de gelifracción actúa fragmentando las rocas que, posteriormente, caen ladera abajo y se acumulan en forma de canchales.