Está formada por calizas cretácicas cubiertas por importantes masas de encinares (Quercus ilex), quejigales (Quercus faginea) y, sobre todo, monte bajo de aulaga (Genista scorpius), romero (Salvia rosmarinus), espliego (Lavandula spica), tomillo (Thymus sp.)

Como ya se ha indicado, une el valle del Ebro, vertiente mediterránea, con el valle del Duero, vertiente atlántica, a la vez que se sitúa en la ruta, que proveniente de los pasos pirenaicos se dirigen hacia los demás lugares peninsulares, bien hacia el oeste (Galicia y Portugal) como hacia el sur (la Meseta Central, Andalucía, Extremadura, sur de Portugal y África).

Una de las principales calzadas romanas pasaba por aquí al igual que el Camino de Santiago en la Edad Media, la carretera principal N-I a finales del siglo XIX y, hoy día, la autopista AP-1.

La sierra está compuesta[12]​ de una pequeña colina —correspondiente a un anticlinal tumbado (vergencia NE y dirección ibérica NNW-SSE)— formada por calizas, arenas y areniscas de origen marino pertenecientes al Cretácico Superior (entre 80 y 100 millones de años), cubiertas por los materiales aportados por el río Arlanzón, que ha formado numerosas terrazas aluviales en época Cuaternaria.

La sucesión estratigráfica culmina con los paquetes margosos y de calizas con sílex, propios del antiguo ambiente lacustre con el que se colmató el relleno de la cuenca sedimentaria del Duero en el Mioceno superior.

Por estas aberturas se han ido depositando diferentes sedimentos a los largo de los años: tierra, polvo, polen, restos animales, excrementos..., hasta llegar, en muchos casos, a colmatar las entradas y, en otros, estas han quedado cegadas por derrumbes posteriores, preservando el interior intacto hasta que surgieron nuevas aberturas.