La Sierra de Castril pertenece a la zona externa de las Cordilleras Béticas, encontrándose dentro de ésta en la zona de contacto entre la Zona Prebética y Subbética.
Seña de identidad de este Parque Natural es su relieve; originado por la interacción de su clima, la naturaleza del sustrato y la acción de las aguas superficiales y subterráneas.
Debido a la posición geográfica donde se halla enclavado el Parque Natural esta constituido por un conjunto de series carbonatadas, especialmente calizas y dolomías, con intervalos de margas.
Se encuentra formado por diversas sierras: Serranía de Castril, Sierra de la Cabrilla y Sierra Seca.