Le bassin-versant du Lez s’écoule dans la zone primaire axiale des Pyrénées centrales, occupée par une succession de massifs granitiques autour desquels s’agencent les terrains sédimentaires paléozoïques. Cette zone est affectée de plis subparallèles* et est limitée au Nord par la grande faille nord pyrénéenne, le tout aligné dans la direction générale de la chaîne.
* un vaste pli synclinal au nord du Bocard d’Orle, à laquelle succède un large pli anticlinal appelé Dôme de Bentaillou (Bosost pour la partie espagnole) : ces plissements avec fracturations ont eu lieu durant l’orogénèse hercynienne puis ont été rajeunis durant l’orogénèse alpine plus récente. Cette structure a été entaillée jusque dans son cœur par la formation des vallées alluviales.

Dans ce contexte, la géologie est très complexe mais on peut noter la présence :

– de roches sédimentaires recouvrant les massifs granitiques préexistants : grès, calcaire (ex : calcaire de Bentaillou, de Crabère…), etc.

– du granite intrusif recoupant la série sédimentaire : ex granite du Ribérot.

Cela donne des formations variées à minéralisations diverses au niveau sédimentaire et métamorphique : quartzites, quartzophyllades, schistes, etc. dans lesquelles on retrouve notamment les minerais qui ont été exploités dans le haut bassin du Lez : zinc et plomb majoritairement (mines de Sentein et Bulard).