El principal interés que tiene el Parque es, precisamente, su estructura geológica. La erosión de los ríos más importantes que surcan la sierra de Guara, el Flumen, el Guatizalema, el Alcanadre y el Vero, han originado una multitud de cañones y barrancos. Este fenómeno erosivo se generó durante el deshielo interglaciar de la era Cuaternaria, aunque se ha considerado que la aparición de estos barrancos también se hubiera podido ocasionar por el hundimiento de las bóvedas de las cavernas que en el pasado perforaban el subsuelo.
De los 140 cañones que se han catalogado en el Alto Aragón, 50 de ellos están en este Parque, por ello se ha convertido en el principal promotor del barranquismo en Aragón, llegando a recibir alrededor de las 800 personas diarias durante las vacaciones de verano. Los barrancos se clasifican en función de su grado de dificultad, al comienzo de cada uno hay un panel informativo con los datos más relevantes que se deben tener en cuenta para descenderlo. Los más llamativos de Guara son los del río Vero, Balced, Mascún y Guatizalema.

Otro elemento geomorfológico que caracteriza este espacio natural es el denominado “mallo rocoso” en Aragón, es decir, los escarpes de la roca . Según los expertos, los mallos son restos de conos antiguos de deyección, en los que los compuestos de materiales más resistentes fueron recubiertos de materiales finos que al final fueron empujados por el agua, quedando las masas de conglomerado aisladas tal y como podemos apreciar en la actualidad.
En el parque, encontramos mallos rocosos en Roldán, Gratal, Vadiello, Agüero, Riglos, etc.

Asimismo, el Parque es un enclave natural repleto de simas, cavernas y galerías que fueron excavadas por las aguas subterráneas. Los amantes de la espeleología encontrarán en Bastarás un complejo kástico de 10 km de galería y un pozo de 280 metros de profundidad.

Por último, destacar también la existencia de distintos embalses, formados por las margas eocenas (del segundo periodo de la era Terciaria) que han formado amplias depresiones en las confluencias de ríos y barrancos. Entre los cuales encontramos el de Belsué; el de Vadiello, que es muy frecuentado por los escaladores; y finalmente el de Arguís, el más antiguo de todos.