La formation géologique du cirque débute au jurassique il y a 170 millions d'années. Le cirque n'est alors qu'un plateau envahi par une mer peu profonde et tropicale. Lors de marrées successives, des sédiments se déposent en strates de dolomie et de calcaire. A la fin de l'aire secondaire les mouvements tectoniques soulèvent lentement le socle et la mer amorce son retrait.

A l'ère tertiaire, il y a 6 millions d'années, l'émergence des Alpes et des Pyrénées, comprime et fracture le socle calcaire pris en étau contre le massif central plus rigide. Le sol s'affaisse entre deux failles parallèles et forme la reculée de Saint-Saturnin. Ainsi naît le cirque avec ses falaises modelées par l'érosion. La formation de ces reliefs ruiniformes est liée à la présence de la dolomie, pierre de couleur ocre, rugueuse et de composition hétérogène: le carbonate de chaux soluble et le carbonate de magnésium peu soluble. En opposition le calcaire est une pierre de couleur grise, lisse est compacte. L'érosion chimique de la dolomie par sa dissolution à l'eau chargée en gaz carbonique, sculpte la pierre et confère au paysage son aspect tourmenté.