La géologie du territoire de la Motte-Chalancon est en corrélation avec les cours d'eau et l'érosion. Les marnes noires modélisent les pentes verdoyantes. Les replats comme La Chau et Le Rif correspondent à des zones d'agriculture privilégiées. Cette cuvette est entourée de nombreuses falaises aux alentours de 1000 m à 1400 m telles la Montagne de Longue Serre et la Montagne des Ruelles. Ces dernières sont cisaillées par des cluses, gorges étroites, creusées par les affluents de l'Oule.