Der Odenwald gehört zusammen mit anderen Teilen der deutschen Mittelgebirge zur variszischen Orogenese. Dieser quer durch Europa verlaufende Gebirgszug existierte vor mehr als 300 Millionen Jahren während des Karbons. Er wurde erodiert und die Überreste sind Mittelgebirge aus kristallinem Gestein. Der südliche Teil wurde jedoch abgesenkt und bildete das Germanische Becken, in dem sich gewaltige Schichten von Sedimentgestein ablagerten. Die unterste Schicht ist die frühe Trias oder Untertrias, die vorwiegend aus rötlichen Sandsteinen besteht und deshalb in deutschland Buntsandstein genannt wird. Während der Entstehung der Süddeutschen Schichtstufenlandschaft wurden die Gesteine wieder abgetragen, und im Odenwald ist nur noch die unterste Schicht erhalten, die das typische Landschaftsbild der Region prägt. Im nordwestlichen Teil sind sogar die Sandsteine erodiert und das Grundgebirge sowie einige Granitintrusionen sind an der Oberfläche zu finden.
Sandstein ist nicht löslich, daher gibt es keine Karsthöhlen. Aber der Rheingraben oder Oberrheingraben ist in der Nähe, die Absenkung hat eine Bruchzone mit massiven Verwerfungen geschaffen. Sie wurden durch Grundwasser und die Ausfällung von Mineralien wieder verfüllt. Und sie waren der Grund für Magmaintrusionen, die riesige Granitmassive und sogar Vulkanismus verursachten. Die Hitze führte zu Konvektionsströmungen im Grundwasser und zur Bildung von hydrothermalen polymetallischen Erzen. Die unterirdischen Sehenswürdigkeiten in dieser Region sind die Schaubergwerke in denen diese Gangvererzungen abgebaut wurden.