Đất đai ở khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu – Phước Bửu được hình thành trên 3 loại đá mẹ chính là: Về mặt đá mẹ, Khu bảo tồn thiên nhiên Bình Châu - Phước Bửu gồm các loại đá mẹ sau:
Đá mắc ma chứa Granit – Diosit hạt lớn và đá Granit – Dioxit (trung tính). Đây là sản phẩm của sự hoạt động xâm nhập mắc ma.
Đá Bazan trẻ sản phẩm của hoạt động núi lửa. Trầm tích và phù sa cổ.
Các loại đá mẹ dưới ảnh hưởng của địa hình, khí hậu, sinh vật và các hoạt động của biển tạo nên các loại đất chính sau :
Đất Feralit vàng nhạt: Phát triển trên đá Mắc ma – Granit và trầm tích thuộc nhóm đất hình thành tại chỗ chiếm diện tích rất lớn, có màu xám trắng đến vàng nhạt, thành phần cơ giới nhẹ (cát chiếm từ 40 – 60%) tầng đất sâu, tầng mùn mỏng, hàm lượng NPK thấp do bị rửa trôi mạnh.
Đất Feralit màu đỏ: Phát triển trên đá Bazan có màu nâu vàng đến nâu đỏ, tầng đất dày, thành phần cơ giới thịt nhẹ (sét tới 60%) hàm lượng NPK cao.
Đất màu xám và vàng nâu phát triển trên phù sa cổ.
Đất phèn: Đất phèn tiềm tàng nông chiếm diện tích khá lớn được hình thành trên bưng ngập nước vào mùa mưa. Đất có màu xám trắng đến xám đen, độ pH từ 4 – 4,5. Thành phần cơ giới nhẹ (cát từ 50 – 60%).
Đất cát ven biển: Chạy dọc theo bờ biển hình thành 2 dạng đất khác nhau: Cồn cát di động không ngập nước biển. Đất cát ướt thường bị ngập nước thủy triều dâng. Cả hai loại đất này đều có tỷ lệ cát từ 60 – 70%, tầng mùn hầu như không có, hàm lượng NPK rất thấp, hút và thoát nước mạnh, độ che phủ thực vật rất thấp dưới 10% .
Đất cát trắng và cát vàng trong nội địa: có tỷ lệ khá cao trên 70%, hàm lượng NPK rất thấp.