Mis à part les dépôts récents de la dernière période glacière (env. 20'000 ans), toutes les roches du Parc jurassien vaudois sont des sédiments de l'ère Secondaire (Jurassique supérieur et Crétacé inférieur). Ils se sont déposés dans une mer chaude et peu profonde, il y a 154 à 113 millions d'années. Ce sont principalement des calcaires, roches assez dures formées surtout du minéral calcite, et des marnes, plus tendres, constituées d'argiles et de calcite. Entre 12 et 5 millions d'années, ces couches furent plissées sous l'effet de la formation de la chaîne alpine et ensuite érodées par les glaciers et les eaux de ruissellement qui dissolvent les calcaires.

Les calcaires du Crétacé inférieur sont reconnaissables à leur teinte jaunâtre, tandis que les calcaires plus clairs appartiennent au Jurassique supérieur.

Ne cherchez pas de rivière dans le Haut-Jura, l'eau de pluie disparaît immédiatement dans les profondeurs du sol. Le sous-sol calcaire est en effet troué comme une passoire.

L'eau de pluie ou de fonte des neiges dissout le calcaire, par son acidité naturelle due au gaz carbonique de l'atmosphère qu'elle contient. En ruisselant sur la roche, puis en pénétrant dans ses fissures, elle se fraie un chemin pour former des cours d'eau souterrains et des grottes qui font le bonheur des spéléologues.

La perméabilité du Jura rend difficile l'approvisionnement en eau des chalets et du bétail. C'est pourquoi l'eau des précipitations, récoltée sur les toits et les plans inclinés, est précieusement stockée dans des citernes.