伊平屋島及び伊是名島は，沖縄本島北端から北西方約30kmに位置し，地質的には西南日本外帯の南西延長に当たる先第三系を基盤としています．

この先第三系は，層状チャ ートを主とする地層と砂岩頁岩互層を主とする地層が衝上断層で境され繰り返す覆瓦構造を示し，チャートからはペルム紀-三畳紀の放散虫化石を，頁岩からは三畳紀-ジ ュラ紀の放散虫化石を産しています．これら基盤岩を覆って琉球石灰岩他の第四系が分布し，またK2Oに富む粗面安山岩(レータイト)の岩脈が貫入している．