La Villuerca, con sus 1.601 metros de altura, es el risco culminante del sistema montañoso del geoparque. Forma parte de la terminación periclinal sureste de un conjunto, arrasado por la erosión, de apretados pliegues hercínicos de dirección NW-SE que constituyen los sinclinales del río Viejas, un estrecho sinclinal de menos de 1 km de amplitud (cuyo núcleo discurre desde el collado de San Cristóbal hasta el arroyo del Endrinal) y el sinclinal de Santa Lucía. Estos tres sinclinales están separados por dos anticlinales, el anticlinal del Almonte (en cuyo núcleo desmantelado se encuentran los materiales del zócalo Ediacárico) y un estrecho núcleo anticlinal (cuyo cierre periclinal forma el risco de la Villuerca y cuya charnela se prolonga siguiendo las elevadas cumbres de las sierras de La Tejadilla y Alta). Constituye uno de los pocos ejemplos del geoparque de estrecha charnela anticlinal que no ha sido desmantelada por la erosión.
Plegados durante la orogenia Hercínica (hace entre 370 y 300 millones de años), los materiales paleozoicos emergieron del fondo marino formando parte de una importante y elevada cordillera que se ha visto sometida a largos procesos erosivos desde su formación, los cuales han configurado una típica geomorfología de relieves invertidos, con anticlinales desmantelados que muestran en su núcleo los materiales del zócalo plegados durante la orogenia Cadomiense (Ediacárico-Cámbrico Inferior).
El importante contraste litológico entre los materiales del Ordovícico, muy resistentes a la erosión y permeables por fracturación (Cuarcita Armoricana), y los materiales del zócalo Ediacárico, principalmente lutitas y grauvacas, poco permeables y muy deleznables, ha favorecido una fuerte erosión diferencial, ocupando los materiales ediacáricos de los anticlinales las áreas más bajas de los valles, con relieves suaves, y los materiales paleozoicos de los sinclinales las áreas más elevadas de las cumbres (relieve invertido).
La orogenia Hercínica, junto con el rejuvenecimiento del relieve durante el movimiento orogénico alpino, ha configurado la principal característica geomorfológica de la comarca, que se presenta como una sucesión de anticlinales y sinclinales alargados que en la estructura de los orógenos se conoce como “zona de pliegues y mantos”, y “relieve tipo apalachense” en la terminología geomorfológica (por analogía con las formas que se encuentran en los montes Apalaches de Norteamérica).
Sin embargo, hay que tener en cuenta que el relieve tipo apalachense es únicamente un concepto geomorfológico, ya que los materiales geológicos del Ordovícico-Silúrico de los Apalaches, constituidos por rocas carbonatadas que se depositaron en áreas próximas al ecuador en el paleocontinente de Laurentia, son muy diferentes de las rocas silíceas del Geoparque Mundial de la UNESCO Villuercas-Ibores-Jara, con sus características formaciones de Cuarcita Armoricana que perfilan el relieve ligadas exclusivamente al dominio Varisco o Hercínico.
Sobre las abruptas laderas se han depositado gran cantidad de derrubios cuarcíticos formados por meteorización mecánica (gelivación) conocidos como «pedreras«. La Cuarcita Armoricana incluye abundantes pistas de trilobites (Cruziana) y galerías formadas por organismos de cuerpo blando, conocidas como Skolithos y Daedalus, que permiten la datación de estas rocas en el Ordovícico Inferior-Medio.
