O arquipélado das Berlengas constitui, na actualidade, o último testemunho de um relevo estrutural, 0 "horst" das Berlengas, que esteve ligado à evolução mesozóica da Bacia Lusitana e cuja dinâmica se enquadra na abertura do Atlântico Norte. O arquipélado faz parte do Maciço Hespérico, integrado na Cadeia Varisca formada durante o Devónico e o Carbónico, resultante da colisão de dois grandes continentes então existentes (Gondwana e Laurária). Em termos gerais, o Maciço Hespérico consiste em rochas muito metaforfisadas, dobradas e carreadas, de idade Pecrâmbrica e Paleozóica, intruídas por batólitos granitoides.
Pensa-se que as rochas graníticas do arquipélago das Berlengas se terão gerado há cerca de 280 milhões de anos, durante a formação de uma importante cadeia de montanhas – a cadeia Varisca – que na Era Paleozóica se estendia desde o que hoje chamamos de Apalaches aos Urais.
Esta cadeia resultou do fecho de um grande oceano e da colisão das massas continentais Gondwana e Laurentia, que bordejavam as suas margens. Vestígios dos fundos desse oceano encontram-se ainda nas regiões de Beja e Bragança-Morais, enquanto a chamada zona Sul Portuguesa e o Terreno Ibérico faziam as suas margens opostas.
Hoje, os geólogos discutem ainda a verdadeira posição do arquipélago das Berlengas neste contexto geodinâmico complexo.
Os grupos das Estelas e da Berlenga são constituídos por rochas graníticas de idade permocarbónica, alguns afloramentos de terraços marinhos quaternários (conglomerados) e de areias de praia actuais.
Os granitos apresentam cor vermelha ou esbranquiçada, com granularidade média, ou, mais raramente, fina. Também podem ser observados Filões e filonetes de microgranito, de quartzo e de barite. Contudo, o aspecto mais relevante das rochas é a sua deformação.