Đá mẹ trong Khu bảo tồn thuộc 3 nhóm chính:
- Đá trầm tích mà Đá vôi, Cuội, Sỏi kết là đại diện cơ bản, rộng khắp - Đá Mác ma axít với các loại đá phổ biến như Granit, Sa thạch khối, Phấn sa, Đá sét….có rải rác.
- Đá biến chất với nhiều loại khác nhau nhưng không nhiều.
Trừ hệ thống đá vôi phân bố theo dải, còn các loại đá mẹ khác như: Đá sét, Phiến thạch sét, Phấn sa, Sa thạch thô, Cuội kết thường không đại diện, chúng phân bố theo vệt, theo vùng nhỏ trên nền đá vôi cổ. Sự đa dạng về đá
mẹ đã tạo ra các loại đất khác nhau, là điều kiện cho nhiều loại cây ưa thích đất đá khác nhau phân bố trong khu vực.
Trong Khu bảo tồn thiên nhiên Xuân Nha có 6 loại đất chính:
- Đất Feralit màu vàng sẫm phát triển trên đá sét hoặc biến chất, tầng đất dày, thành phần cơ giới trung bình (ở độ cao 700 - 1.700m).
- Đất Feralit màu vàng nâu phát triển trên sản phẩm đá vôi hoặc đá vôi biến chất, tầng đất mỏng, thành phần cơ giới nhẹ đến trung bình (ở độ cao 700 - 1.700m).
- Đất Feralit màu vàng nhạt phát triển trên đá sét hoặc biến chất, tầng đất dày, thành phần cơ giới trung bình (ở độ cao 700 - 1.700m).
- Đất Feralit màu vàng nhạt hoặc vàng xám phát triển trên phiến thạch sét, phấn sa, đá cát, sa thạch, sỏi cuội kết, tầng đất dày, thành phần cơ giới trung bình hoặc nhẹ thường ở vùng đồi núi thấp (ở độ cao 300 - 1.000m).
- Đất Feralit màu vàng xám biến đổi do trồng lúa, có thành phần cơ giới trung bình, phân bố quanh làng bản và trên các sườn núi có nguồn nước.
- Đất dốc tụ chân núi, ven suối có thành phần cơ giới trung bình, nhẹ có nhiều đá lăn.