Milioni di anni fa, nel Mesozoico, la zona era completamente sommersa dalle acque del mare (il mare della Tetide), per cui sul fondale marino si accumularono spessori sempre più consistenti di sedimenti, che col passare del tempo si sono trasformati in rocce calcaree (Biancone, Scaglia).
Durante il Paleocene sup. e l'Eocene medio il settore ad est della valle fu interessato da una tettonica subsidente e contemporaneamente da eventi vulcanici: il fondale del mare era sottoposto a forze di tensione, per cui si formarono una serie di faglie normali (un esempio della nostra zona è la faglia di Castelvero), che portarono il settore ad est a sprofondare, formando così una depressione marina, nella quale si depositarono notevoli spessori di materiale vulcanico. A quest'epoca e in questa specifica situazione risale il sorprendente e per certi versi ancora sconosciuto fenomeno dei fossili di Bolca. Tutto questo durò fino all'Eocene medio, anche se una nuova attività effusiva riprese nell'Oligocene, con la messa in posto di apparati effusivi (vulcani) i quali produssero colate in ambiente subaereo ( un esempio è il grande complesso del monte Calvarina).
Nel Neocene la linea di Castelvero è stata riattivata, a causa di nuovi movimenti tettonici, stavolta di tipo compressivo, che hanno portato al sollevamento ed all'emersione del fondale marino. Durante questa fase le rocce già formate hanno subito fratturazioni e ripiegamenti e si è arrivati alla situazione attuale grazie a spostamenti lenti, che si sono verificati nel corso della storia e che proseguono tutt'ora, conosciuti con il nome di "deriva dei continenti".
Pertanto dal punto di vista geologico il territorio della Val d'Alpone è diviso i due domini dalla linea di Castelvero, un'importante linea terziaria, ad andamento nord-sud, analogo a quello della linea Scledense, prossima alla verticale a nord, fortemente immersa verso est (45°-60°) a sud, posta sul fianco occidentale della valle, che si estende da Montecchia di Crosara fino a Campofontana. A ovest di questa linea vi sono le formazioni carbonatiche cretacee ed eoceniche; a est i prodotti del magmatismo "basaltico veneto" di età Paleogenica (tali fenomeni sono contemporanei a quelli avvenuti nell'area iberica ed euganea, che hanno portato alla formazione dei rispettivi colli).
Tale fenomeno di magmatismo non era continuo, per cui nei periodi di quiescenza di andavano a depositare sulle vulcaniti strati sedimentari, che si sono trasformati in livelli di roccia carbonatica. Si indica col nome di calcari nummulitici tutti gli orizzonti carbonatici intercalati alle vulcaniti, e tra questi particolare importanza assumono i Marmi di Chiampo.
Intercalate alle vulcaniti si trovano anche orizzonti di ligniti, sfruttati in passato, a tastimonianza di condizioni lagunari o palustri, che si ritrovano nei Lessini Orientali.
La diversità litologica determina una diversa morfologia del territorio: i terreni di tipo calcareo presentano lineamenti morfologici piuttosto aspri, talora accidentati, propri dei rilievi carbonatici, che localmente, degradano attraverso fianchi dirupati con al piede falde detritiche variabili in potenza ed estensione; quelli vulcanici riflettono profili a linee morbide, connessi a paesaggi che si sviluppano mediante minuscoli sistemi di monti e vallecole, prodotti da fenomeni di erosione prima, d'incisione poi, quindi dal modellamento operato nel tempo dagli agenti atmosferici.