a) Địa chất:
Theo tài liệu nghiên cứu địa chất, địa mạo khu vực Ba Vì của Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội (2005) và kết quả điều tra lập địa bổ sung năm 2008 cho thấy: Nền địa chất khu vực có phân vị địa tầng cổ nhất thuộc các đá biến chất tuổi Proterozoi, có thể tổng hợp theo các nhóm đá điển hình sau:
- Nhóm đá macma kiềm và trung tính: điển hình có đá Diorit, poocphiarit tương đôi mềm. Nhóm đá này khi phong hoá cho mẫu chất tương đối mịn và tương đối giầu dinh dưỡng.
- Nhóm đá trầm tích: Cát kết, phiến thạch sét, cuội kết hình thành từ đá gốc macma kiềm và trung tính. Nhóm đá này khi phong hóa tạo thành loại đất khá màu mỡ.
- Nhóm đá biến chất phân bố thành dải từ khu vực Đá Chông đến Ngòi Lát, chiếm gần toàn bộ diện tích sườn phía Đông và khu vực Đồng Vọng, xóm Sảng. Thành phần chính của nhóm này gồm đá Diệp thạch kết tinh, đá Gnai, Diệp thạch xêrit lẫn các lớp quăczít.
- Nhóm đá vôi phân bố khu vực núi Chẹ, xóm Mít, suối Ma, xóm Quýt. - Nhóm đá trầm tích phun trào nằm rải rác trong vùng
b) Đất đai:
Với thành phần đá mẹ đa dạng, quá trình phong hóa đó hình thành nên 3 nhóm đất chính tại khu vưc núi Ba Vì và Núi Viên Nam, cụ thể như sau:
- Nhóm đất Feralit mùn vàng nhạt: diện tích 1.158 ha, chiếm 10,8% diện tớch tự nhiờn VQG. Nhúm đất này phân bố ở đai cao >700m, được hình thành và phát triển trên đá macma kiềm và trung tính. Đất có màu vàng nhạt, tầng mùn khá dầy, tầng đất mỏng đến trung bình. Quá trình Feralit kém điển hình đồng thời quá trình mùn hóa tương đối mạnh là do quy luật đai cao (chế độ núi trung bình).
- Nhúm đất Feralit đỏ vàng: diện tích 9.618,4 ha, chiếm 88,5% diện tích tự nhiên VQG. Nhóm đất này phân bố ở độ cao dưới 700m, phát triển trên đá macma kiềm, trung tính, và các loại đá khác. Đất có màu vàng, đỏ, nâu, mầu sắc tương đối rực rỡ, tầng mùn mỏng, tầng đất mỏng đến dày. Tái sinh cây gỗ khá phỗ biến. Nhóm đất này có khả năng phù hợp với nhiều loài cây trồng lâm nghiệp.
- Tổ hợp đất thung lũng bao gồm đất phù sa mới, phù sa cũ, đất sườn tích, lũ tích, sản phẩm hỗn hợp có diện tích 6,2 ha, chiếm 0,7% diện tích tự nhiên VQG. Nhóm đất này phù hợp với canh tác nông nghiệp (chi tiết xem báo cáo điều tra lập địa cấp II - Tập báo cáo chuyên đề).