La región sur amazónica colombiana, geológicamente se caracteriza por estar conformada por diferentes tipos de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias que varían en edad desde el Precámbrico hasta el presente.

Entre las rocas ígneas se presentan dos cinturones: uno al oriente, de edad Precámbrica, representado por los Granófiros de Tijereto; y el segundo, al occidente, representado por el Batolito de Mocoa, de edad Jura triásica. Así mismo, se presentan algunos pórfidos andesíticos y dacíticos en la Cordillera Centro-Oriental.

Las Rocas metamórficas, de edad Precámbrica, corresponden a las unidades denominadas como Escudo Guyanés y Macizo de Garzón. El primero constituido por el Complejo Migmatítico de Mitú, a su vez afectado por diferentes episodios magmáticos, volcánicos y sedimentarios, que dieron lugar a formaciones como La Pedrera, Roraima y Piraparaná, presentando sus mayores afloramientos al oriente de Araracuara, en las cuencas de los ríos Caquetá y Apaporis. El segundo, afectado por eventos magmáticos, está conformado por rocas metamórficas localizadas en la parte occidental de la región, asociadas al núcleo de las Cordilleras Oriental y Centro Oriental.

Las Rocas sedimentarias están agrupadas de acuerdo con el ambiente en que fueron formadas en: marinas, continentales y por la interacción de procesos volcánicos y sedimentarios (volcanoclásticas).

Rocas sedimentarias marinas: a esta categoría corresponden las Formaciones Araracuara (Paleozoico), Guadalupe y Villeta (Cretácico), y Pebas, Ospina y San Miguel (Terciario). La primera aflora en inmediaciones de Araracuara; las formaciones del Cretácico se localizan en una delgada franja en el piedemonte; mientras que la Formación Pebas se localiza principalmente en amplios sectores del departamento del Amazonas y las Formaciones Ospina y San Miguel se presentan en el departamento del Putumayo.

Rocas sedimentarias continentales: a esta categoría corresponden las Formaciones Caballos (Cretácico), Rumiyaco y Pepino (Terciario) y el Terciario Superior Amazónico. Las tres primeras formaciones afloran en una delgada franja en diversos sectores del piedemonte y son las rocas almacenadoras de petróleo por excelencia en la región. Entre tanto la cuarta unidad es la de mayor extensión y cubre amplios sectores de los tres departamentos y conjuntamente con las Formaciones Pebas, Ospina y San Miguel conforman la llanura Amazónica.

En esta categoría se involucran las Terrazas antiguas y los depósitos aluviales de los actuales ríos.

Secuencias volcanoclásticas: se presentan localizados hacia la cordillera centro oriental y el piedemonte de la misma.

Con respecto a la geología estructural, en el extremo occidental de la cuenca amazónica se encuentra el Arco de Iquitos, el cual separa dos depresiones tectónicas que afectaron fundamentalmente a las rocas precámbricas del Escudo Guyanés, y que de acuerdo a Rivera (1991) corresponden a los Rift del Caguán y del Apaporis. El arco de Iquitos encuentra su continuidad en la parte central en las inmediaciones de La Chorrera y Araracuara.

De igual manera, la región está afectada por diferentes sistemas de fallas geológicas, principalmente inversas, siendo las de mayor actividad las localizadas en la zona de piedemonte y cordillera (sistema de fallas del frente cordillerano y el de Suaza) con rumbos preferenciales NE. En el resto de la región se presentan fallas y lineamientos de direcciones NE, NW y NS que modifican y controlan los cauces de los ríos.