Forkastninger fra nord til sør
De skarpe gradientene fra tørkeutsatte koller, bratte lisider med mulighet for mer næringsrike vannsig, til fuktige og våte søkk er karakteristisk for Østmarka. Forkastningene går i hovedsak i retning fra nord til sør. De største høydeforskjellene og variasjonene er i nordvest/vest, der det varierer fra dype daldrag med over hundre meters høydeforskjell til mer småkuperte partier. I midtre og sydøstlige deler landskapet slakere og høydeforskjellene er relativt sett mindre, selv om det også her finnes noen dype og trange kløfter.
Bergrunn og løsmasser
Det meste av berggrunnen består av grunnfjell av ulike gneiser, med lite tilbud av plantenæringsstoffer. Næringsinnholdet varierer betydelig innenfor denne hovedgruppen grunnfjellsbergarter. Det kan også være næringsrik sigevannspåvirkning.
Store deler av Østmarka-regionen har bart fjell eller tynt løsmassedekke, særlig på kollene. Morenemateriale forekommer i hovedsak mellom Nøklevann og Elvåga, ved Børtervannene og i daldraget Rausjøen-Mosjøen-Tonevannet, og spredt i området ved eksisterende naturreservat.
Geologien påvirker hvilke planter som kan vokse der
Den underliggende geologien, løsmassedekke og topografien påvirker markas produksjonsevne og vegetasjonen. De mest produktive arealene ligger under marin grense eller på morene, mens kollene med bart fjell eller tynt løsmassedekke har lavere produktivitet. Områdene med høy bonitet innebærer ikke bare raskere vekst av trær, men generelt høyere primærproduksjon og ofte større artsmangfold av planter. Høyere primærproduksjon gir også bedre muligheter for planteetere, fra hjortedyr og smågnagere til ulike arter av virvelløse dyr.
Furu på kollene og gran i dalsøkkene
Treslagssammensetningen er dominert av furu på kollene og gran i daldrag og lavereliggende områder. Lauvtreinnslaget er generelt lite, men det er betydelige forekomster av osp. Furu er særlig dominerende i vest. I de sydøstlige delene og særlig i eksisterende naturreservat er det et vesentlig høyere innslag av gran. I mindre kløfter og søkk er det gjerne rikere myr- og sumpskog. I det slakere landskapet er det større myrer og vann, som i midtre del av verneområdet.