Le Pallars Sobirà à l'intérieur de la zone Axial pyrénéennes. Structurellement, elle comprend deux grands dômes, celui de la Pallaresa et celui de l'Orri, séparés par le pli synclinal de Llavorsi. Selon les interprétations de la section géologique d'ECORS, les unités décrites reflètent l'empilement de trois strates de glissement de roches du socle hercynien, appelés les Nogueres, l'Orri et Rialp.
La strate de Rialp est l'inférieure et la plus moderne, et ne fait seulement son apparition qu'à Rialp. La strate de l'Orri correspond principalement avec le dôme de l'Orri. La strate de les Nogueres (unité de les Nogueres) est la supérieure et la plus ancienne, elle affecte également les roches de la couverture alpine et prend ses racines vers le nord dans le dôme de la Pallaresa.
Les roches les plus anciennes de la région sont attribuées au Cambrien et à l'Ordovicien. On y trouve également des roches d'origine volcanique qui, avec des méthodes proches à celle de datation au carbone 14, ont été datées à 580 millions d'années. Il y a également des ardoises noires avec des graptolites du Silurien, des calcaires à crinoïdes, des cératites et des trilobites du Dévonien, etc.