I Sassi di Roccamalatina, dal punto di vista strettamente geologico fanno parte della Formazione di Antognola, appartenente alle Unità Epiliguri. I Sassi sono, più precisamente, Arenarie di Anconella (dal nome dell' omonima località del bolognese dove si ritrovano esemplari affioramenti che costituiscono il riferimento stratigrafico ufficiale) che altro non è che una variazione laterale della Formazione di Antognola. La deposizione dei sedimenti di questa formazione avviene tra l' Oligocene e il Miocene (circa 23 milioni di anni fa) e comprende essenzialmente due tipi di rocce: marne, tipiche di un ambiente marino profondo, ed arenarie risedimentate. In altri termini i sedimenti arenacei, più grossolani di quelli delle marne, si sono depositati in precedenza in un ambiente di mare poco profondo, ma per effetto del loro stesso peso e dei movimenti della crosta terrestre sono letteralmente "franati" in basso verso le profondità oceaniche dove si trovano i sedimenti più fini di marne e argille. Queste "frane sottomarine", di materiale dalla compattezza ancora precaria, avevano l' aspetto di movimenti di acqua intorbidita dai depositi in sospensione, che scendevano dalla scarpata continentale verso il basso in maniera simile ad una colata di fango. Una volta scesi i sedimenti arenacei si adagiavano, stavolta definitivamente, sul fondo dell' oceano: gli stati arenacei dei Sassi di Roccamalatina hanno avuto un origine di questo tipo (origine torbiditica). Durante il processo di risedimentazione torbiditica gli strati arenacei hanno subito un parziale rimodellamento che ha fatto assumere loro una forma lenticolare ben visibile sulla carta geologica. La formazione di Antognola nel suo complesso appoggia sia su altre Unità Epiliguri che su Unità Liguri rappresentate quasi esclusivamente dai Complessi di Base. Dal punto di vista litologico sono costituiti da arenarie quarzoso-feldspatiche, scarsamente cementate, a grana grossolana, sedimentate in grossi banchi con spessori variabili da 30 cm fino a 6 m. Gli spessi banchi di arenaria sono compresi all' interno degli strati marnosi della formazione di Antognola e devono la loro peculiare conformazione alla giacitura a reggipoggio (a tratti quasi verticale) degli strati. In altri termini gli strati arenacei sono disposti perpendicolarmente al pendio che li circonda e inoltre presentano zone di diversa resistenza all' azione degli agenti erosivi, così da assumere la loro suggestiva morfologia. L' isolamento in guglie e in torrioni si determina quindi per successivi distacchi di lame verticali (frane di crollo), che ne riducono sempre più le dimensioni accumulando blocchi e ammassi detritici alla base. Altri affioramenti simili si trovano presso Samone, Montalbano e nella Valle del Rio di Monteorsello dove si innalzano i Sassi di S. Andrea.