A Sas-hegy a Budai-hegység déli részén elnyúló hegysorozat keleti tagja, amely a Gellért-hegy és az Ördög-orom között helyezkedik el. Fő tömegét a földtörténeti középkor triász időszakában lerakódott kőzet, elsősorban dolomit alkotja. Körülötte eocén korú Budai Márga és egy apró foltban oligocén Kiscelli Agyag is található. Ezek a földtörténeti újkorban keletkezett fiatalabb kőzetek palástszerűen ölelik körül a hegyet.
| A sokcsúcsú Sas-hegy, háttérben a dolomitvonulat következő tagja, a Gellért-hegy |
 |
A védett területet délről egy jelentős K–Ny-i csapású törés határolja. A hegyet szinte körbeveszik a görbült, íves, helyenként széttartó vetők és azok a tektonikus vonalak, amelyek mentén a kőzetek vízszintesen mozdultak el. E vízszintes elmozdulások okozta nyomás következtében préselődött ki a Sas-hegy. A hegy szerkezetalakulásának fő időszaka az eocén és oligocén volt. A kiemelkedéssel párhuzamosan a Sas-hegy rideg dolomitja össze is tört: „sokcsúcsú” tömege nyolc rögből áll, amelyet ÉÉNy–DDK-i csapású, egymással közel párhuzamos törések (apró völgyek) választanak el egymástól.
| A vetők mentén meredeken leszakadt déli oldal |
 |
