Sotto il profilo geologico, il Monte Baldo è costituito da rocce in prevalenza calcaree e dolomitiche disposte in strati inclinati verso Ovest, formatesi nel mare dell'Era Secondaria e Terziaria, circa 180-100 milioni d’anni fa e poi sollevatesi in un periodo compreso tra 40 e 15 milioni d’anni fa. In seguito, l'erosione operata dall'acqua, dal ghiaccio e dal vento, ha modellato le cime, smussandole e dando loro l'aspetto attuale. Il processo d’erosione delle rocce è ancora in atto, soprattutto verso i 2000 metri d’altezza, ed è dovuto all’azione congiunta del gelo e del disgelo.
Il Baldo è quindi una montagna “giovane”, non completamente assestata, come mostrano i frequenti terremoti cui va soggetto: tuttavia, non è dimostrato che esso sia stato un vulcano, come indicherebbe una diffusa tradizione. In ogni caso, sono considerati zone sismiche del Baldo i territori dei comuni di Brenzone, San Zeno di Montagna e Torri del Benaco.
E’ noto che con l’ultima glaciazione - quella di Würm - il Baldo fu racchiuso in una specie di morsa dai due grandi ghiacciai del Garda e della Val d’Adige: la lingua glaciale benacense raggiungeva i 1100 metri s.l.m. a Riva, gli 800 metri a Malcesine e i 500 a San Vigilio, unendosi a quella dell'Adige attraverso la valle di Loppio. I ghiacciai würmiani si sono ritirati circa 15.000 anni fa, lasciando i detriti che hanno formato l'anfiteatro morenico del Garda e di Rivoli, e depositi morenici anche sulle basse pendici del Baldo. In quel periodo, dalle cime più alte del Baldo scendevano sul versante occidentale verso il lago delle piccole lingue di ghiaccio, alimentate dai sette circhi glaciali, ancora oggi visibili. Tali circhi glaciali di forma semicircolare, ad anfiteatro, si aprono tra vetta e vetta ed hanno originato dei piccoli ghiacciai che nella loro discesa verso il lago hanno scavato valli e canaloni a forma di U, lasciando vari ammassi detritici d’erosione.
Il carsismo e l'erosione delle acque è fenomeno diffuso in tutto il Baldo, ed è rappresentato sul versante occidentale soprattutto dai campi carreggiati dei circhi glaciali, ma anche da doline, grotte, conche e terrazze carsiche. Tutti questi processi erosivi sono dovuti all'escavazione dell'acqua sul calcare, che si erode facilmente. A causa del carattere prevalentemente carsico della montagna, le sorgenti sono rare.