De sus montañas nacen los ríos Jarama y Sorbe, así como otros menores como el Jaramilla, Berbellido, Sonsaz o del Ermito.[2] Los materiales que afloran son fundamentalmente pizarras y cuarcitas del ordovícico y silúrico, con afloramientos, en algunas zonas El Cardoso, Hiendelaencina, etc, de gneis precámbricos; El espacio natural de Ayllón se prolonga hacia el sur siguiendo los valles de los principales ríos (Lozoya, Jarama, Sorbe, Bornova, Cristóbal), en cuyos cañones se localizan hábitat y comunidades de gran valor ecológico.[3] La evolución geológica de la sierra viene marcada por dos grandes plegamientos: por un lado, la orogenia herciniana, hacia el Silúrico, cuando se forman cordilleras en toda la Europa occidental mediante enormes masas magmáticas que dan lugar a rocas graníticas, gneises y pizarras, principalmente, y la erosión del agua marina que por entonces ocupaba gran parte de la península ibérica; por otro lado, la orogenia alpina desde el período Terciario que volvió a elevar las cordilleras del sistema Central y cuando se establece la red hidrográfica actual formando los valles y las siluetas de las montañas.La última glaciación afectó en parte al macizo de Ayllón formando algunos circos glaciares como los que se encuentran en la fuente del río Berbellido, junto al pico del Lobo, y en la peña Cebollera Vieja.Igualmente las zonas pizarrosas se pueden clasificar según es el tipo de pizarra que da forma: Se distinguen tres unidades de relieve que forma el macizo de Ayllón: la penillanura, unas zonas de superficie ondulada situadas en los extremos del macizo, principalmente al norte y al sur; los valles, en el norte cortos y en el sur muy largos y estrechos, dejando poco lugar a las vegas, y la sierra propiamente dicha.Los meses más fríos corresponden con los centrales del invierno, diciembre y enero, y en aquellas épocas en las que se acercan olas de frío de Europa Central que provocan intensas nevadas hasta alturas relativamente bajas.La temperatura media mínima alcanzada en invierno se sitúa en torno a los 2 o 3 °C en los valles; la temperatura media máxima es alcanzada en los meses de julio y agosto en torno a los 15 °C.El número de días con helada varía entre los 50 y 150 según se encuentre en la ladera meridional o septentrional.Son las últimas estribaciones de la sierra la que vierte aguas hacia la vertiente septentrional.El resto de las corrientes fluviales vierten sus aguas en estos dos ríos principales.Según la situación en el macizo se pueden encontrar distintas especies animales: Entre los insectos cabe destacar la gran diversidad que de los mismos existe en el macizo de Ayllón.Los bosques húmedos de la sierra constituyen también hábitat para especies nemorales como la becada (Scolopax rusticola), nidificante escaso e invernante y migrador regular, el murciélago de bosque (Barbastella barbastellus), los también nidificantes bisbita arbóreo (Anthus trivialis), zorzal común (Turdus philomelos) y alcaudón dorsirrojo (Lanius collurio), con áreas de cría más norteñas.Así, los ríos de esta zona representan un hábitat inmejorable para la nutria europea, con abundantes poblaciones.Aves como el martín pescador (Alcedo atthis) y mamíferos como el desmán (Galemys pyrenaicus), que mantiene aquí poblaciones aisladas del núcleo principal de distribución de la especie en el Sistema Central, muy vulnerable frente a perturbaciones externas y probablemente amenazado por la proliferación del visón americano.El espacio natural de Ayllón supera los criterios numéricos establecidos en la Directiva de Aves de la UE para el águila real, (Aquila chrysaetos), buitre leonado (Gyps fulvus), halcón peregrino (Falco peregrinus) y búho real (Bubo bubo), siendo también abundante la chova piquirroja (Pyrrhocorax pyrrhocorax).escalerae, Plebicula nivescens, Ocnogyna tatreillei, Hyphoraia dejeani, Euphydryas aurinia o Nymphalis antiopa.La sierra de Ayllón está incluida en la provincia corológica Carpetano-Ibérico-Leonesa,[9][10] en el sector Guadarrámico, conformando el subsector Ayllonense con identidad corológica propia, la vegetación arbórea más madura corresponde en la mayor parte del territorio supramediterráneo a rebollares, reservándose los encinares a las zonas basales, solanas en pendiente y las abruptas laderas de las gargantas fluviales.Muchos son los tipos de vegetación que se pueden encontrar en la sierra de Ayllón, si bien los bosques no son muy extensos por la incesante mano del hombre que durante siglos ha ido obteniendo leña y carbón vegetal y ha ido abriendo pastos para la ganadería, en su mayoría trashumante.[13] Así, aparecen pastizales psicroxerófilos en las cotas más elevadas (Hieracio myriadeni-Festucetum indigestae), piornales (Senecioni carpetani-Cytisetum oromediterranei), cervunales quionófilos (Campanula herminii-Festucetum ibericae), cervunales oromediterráneos higrófilos (Luzulo carpetanae-Pedicularietum sylvaticae, Campanulo herminii-Festucetum rivularis), comunidades rupícolas (Saxifragetum willkommianae) y glerícolas oromediterráneas (Digitali carpetanae-Senecionetum carpetani, Rumicetum suffruticosi, Criptogrammo crispae-Dryopteridetum oreadis).A su vez, durante la segunda mitad del siglo XX se han realizado numerosas repoblaciones forestales, más o menos afortunadas en el paisaje, mediante pinos silvestres y pinos negros.En la zona en que el río Jarama atraviesa este afloramiento se produce una hoz caliza bien desarrollada, con comunidades rúpicolas basófilas aisladas, acompañadas de un magnífico quejigar con arces (Cephalanthero rubrae-Quercetum faginae), que en la zona más húmeda se transforma en avenallar (Geo urbani-Coryletum avellanae).La vegetación de galería fluvial está bien representada en sus variantes supramediterráneas silicícolas.En el dominio de hayedos y rebollares húmedos aparecen brezales (Erico arboreae-Arctostaphylletum crassifoliae), Halimio ocymoidis-Ericetum aragonensis, Junipero nanae-Vaccinietum myrtilli), de gran importancia por ser muy escasos en el resto del sistema Central.Por su resistencia al frío y porque puede crecer en suelos pobres se pueden encontrar en las zonas altas de algunos ríos.[16] La extensión del pino en la zona corresponde principalmente a unas políticas de repoblaciones en la segunda mitad del siglo XX por su rápido crecimiento, el alto valor de su madera y su gran amplitud geológica.Sobre las dolomías de Tamajón existe un lapiaz muy bien desarrollado, con formas que recuerdan a la ciudad encantada y acompañada de comunidades rúpicolas calcícolas (Chaenorhino-Sarcocapnetum) y comunidades terofíticas (Saxifrago tridactylitae-Hornungietum petrae).La degradación de los bosques, los cultivos abandonados y los incendios forestales que tiempo se dieron favorecieron a la extensión de matorrales y pastos, buenos éstos para la alimentación del ganado.Mientras tanto, la vida en las montañas de Ayllón seguía el mismo curso que desde tiempos ancestrales.Existe población, aunque escasa, en esta zona desde tiempos ancestrales y siempre dedicada a las labores de caza.Hoy, la abrupta orografía da lugar a estrechas carreteras y pistas forestales, sin otros medios de transporte posibles.
