L'Appennino modenese ha un'origine marina.

Le rocce appenniniche, infatti, si depositarono in un antico mare e la prova più evidente è fornita, oltre alle loro caratteristiche sedimentologiche, dalla presenza in esse di resti di vari organismi marini (fossili).

Verso la fine dell'Era Mesozoica o Secondaria (150 milioni di anni fa) ad oriente delle attuali Sardegna e Corsica si estendeva un ampio mare con una profonda fossa allungata, in corrispondenza dell'attuale mar Tirreno, e via via sempre meno profonda verso l'attuale ex-Jugoslavia dove c'erano estese barriere coralline. Nell'Era Terziaria si formò un'altra grande fossa, parallela alla prima, all'incirca in corrispondenza dell'attuale catena Appenninica.

In queste due fosse dalle sponde relativamente ripide oltre ai sedimenti finissimi, che normalmente si depositano nei mari lontano dalle coste, franarono enormi quantitativi di sedimenti, anche grossolani, che si accumularono per uno spessore di qualche migliaio di metri. Verso la fine dell'Era Terziaria (35-40 milioni di anni fa) iniziò il corrugamento della crosta terrestre accompagnato da enormi pressioni di compressione laterale in corrispondenza prima della fossa più occidentale poi di quella orientale. Questi movimenti, durati 2-3 milioni di anni, portarono, in un primo tempo, buona parte dell'enorme pacco di strati che colmava la prima fossa a ripiegarsi e a traboccare nella fossa stessa slittando verso oriente sopra gli strati deposti nella seconda fossa. Successivamente anche gli strati della seconda fossa si corrugarono e si innalzarono fino ad emergere, parzialmente ricoperti dagli strati più antichi che nelle fasi iniziali erano slittati sopra di essi. Si formò così l'ossatura della catena appenninica che raggiunse l'aspetto attuale sotto l'azione di modellamento ed erosione dei fattori climatici e della forza di gravità. Alla fine dell'Era Terziaria la catena era ormai formata disloccando rocce ad oltre 2000 metri di quota, ma il mare si estendeva ancora dentro l'attuale pianura Padana.

Nella fascia montuosa più elevata dell'Appennino modenese, fra il crinale e all'incirca la linea Fanano-Montecreto-Barigazzo-Braglie, affiorano essenzialmente arenarie depositatesi nella più orientale delle due fosse durante la parte medio-superiore dell'Era Terziaria. Queste rocce costituiscono montagne dall'aspetto aspro e dirupato che ricordano le vette alpine. Nelle le cime più elevate si formarono piccoli ghiacciai di cui rimangono tracce compresa l'origine di alcuni piccoli laghetti dell'alto Appennino Modenese (es. Lago Santo). A valle della linea Fanano-Barigazzo-Braglie, e il territtorio di Boccassuolo si inserisce in questa fascia, affiorano rocce depositatesi nella più occidentale delle due fosse e slittate verso oriente durante la prima fase dell'orogenesi. Sono rocce dell'Era Mesozoica superiore ed essenzialmente costituite da argille (argille scagliose), da calcari o arenarie alternate a strati argillosi o marmosi in placche, lembi accavvallati e scompaginati. Entro queste rocce sono sparse, qua e là, rocce di varie dimensioni di colore nero o verde molto scuro, le ofioliti, costituite da diabasi, serpentine e gabbri che rappresentano i resti di grandi colate di lava che si intercalarono ai sedimenti nella fossa occidentale.

Nelle ofioliti presso Boccassuolo il diabase mostra una evidente struttura a cuscini (pillow-lava) tipica delle effusioni laviche sottomarine. Collegate con le ofioliti si hanno spesso mineralizzazioni di vario tipo talvolta con cristalli ben sviluppati.

Nella Val Dragone si trovano anche piccole quantità di rame nativo (pare sia stato utilizzato per la fusione delle campane di Cargedolo), calcopirite, malachite (carbonato di rame), cuprite (ossido di rame), pirite (solduro di ferro, di colore aureo e splendente che spesso ha creato facili illusioni), cristalli di quarzo ed altri minerali ancora.

In varie zone fuoriescono idrocarburi gassosi (metano).