Stanowiące część Karpat Zewnętrznych Bieszczady są zbudowane z tzw. fliszu – skał osadowych powstałych na dnie głębokiego zbiornika morskiego (geosynkliny) zwanego Oceanem Tetydy, który istniał przez około 100 milionów lat. Mechanizm powstawania fliszu był następujący: prądy zawiesinowe unosiły w głębiny materiał pochodzący z otaczających zbiornik grzbietów – na dnie w pierwszej kolejności osadzały się żwiry, jako najcięższe, następnie piaski, wreszcie iły. Proces ten powtarzał się wielokrotnie, tworząc naprzemienne warstwy, które z upływem czasu przemieniały się w skałę. Ze żwirów powstawały zlepieńce, z piasku – piaskowce, a z iłów – łupki.
Na przełomie oligocenu i miocenu (28 mln lat p.n.e.) na skutek zderzenia płyty europejskiej z blokiem panońskim osady fliszowe uległy intensywnemu sfałdowaniu. Powstał szereg tzw. płaszczowin, utworzonych z nakładających się na siebie fałdów, które na interesującym nas terenie przebiegają z północnego zachodu na południowy wschód. Obszar Bieszczadów Zachodnich obejmują płaszczowiny dukielska i śląska. Granicę między nimi stanowi tzw. strefa przeddukielska, czyli wypreparowany w miękkich piaskowcach i łupkach pas obniżeń ciągnących się od przełęczy Beskid przez Wołosate, Ustrzyki Górne, Wetlinę, Cisną i Jabłonki. Pasmo graniczne i Wysoki Dział wchodzą w skład płaszczowiny dukielskiej, a pozostałe grzbiety – płaszczowiny śląskiej.
W Bieszczadach znajdujemy dwie różniące się między sobą serie skalne, powstałe w dwóch rozdzielonych tzw. kordylierą basenach geosynkliny. W jednostce dukielskiej grzbiety górskie są zbudowane z górnokredowych piaskowców ciśniańskich, zaś w śląskiej – z oligoceńskich dolnych piaskowców krośnieńskich (tzw. piaskowców otryckich). Zasadnicze rysy tektoniki Bieszczadów są wyraźnie widoczne w przebiegu grzbietów i dolin, który odzwierciedla układ głównych fałdów. W obrębie jednostki dukielskiej wyróżniamy cztery fałdy. W terenie szczególnie pięknie zaznacza się fałd brzeżny jednostki, nasunięty na strefę przeddukielską. Granicę nasunięcia wyznacza linia przejścia stromych, gęsto zalesionych północnych stoków w formy łagodniejsze i częściowo odkryte. Z kolei jednostka śląska rozpada się na obszarze Bieszczadów na dwa podregiony: południowy i północny, których granica przebiega u północnych podnóży Otrytu i Korbani.
W podregionie południowym główną rolę odgrywają piaskowce otryckie, których miąższość sięga 1200 m; wyróżniamy tu trzy fałdy. W jednostce dukielskiej grzbiety górskie odpowiadają złuskowanym antyklinom (wypukłym częściom fałdu). W jednostce śląskiej natomiast utworzyły się one albo na skrzydłach synklin albo na samych synklinach (wklęsłych częściach fałdu). To ostatnie zjawisko nazywamy inwersją rzeźby. Przykładowo pasma połonin, Czereniny – Falowej oraz Łopiennika – Durnej tworzy synklina obalona na południe (wstecz), co jest rzadkością w polskich Karpatach. Z tą szczególną budową związana jest asymetria stoków; stoki północne są dłuższe i łagodniejsze, przy czym występują na nich charakterystyczne progi denudacyjne. Stoki południowe są stromsze i mają budowę schodową. Wychodnie piaskowców otryckich są najlepiej wyeksponowane w obrębie głównego grzbietu połonin, tworzącego charakterystyczną, szeroką średnio na 200 m formę dwugarbną.