El paisaje se caracteriza por un gres rojo, poco frecuente en la Comunidad valenciana, si exceptuamos la Sierra de espadan.
La piedra frecuente es el rodeno.
Aparecen pizarras de extrema rareza en la Comunidad porque son los materiales más antiguos de toda la península y sobre ellos se superponen el resto de las rocas.
Son fácilmente visibles en la font de la Bartola, el Barranco de Miravet o en la Fuente de San José o en les Santes.
Por ello, por la combinación de materiales geológicos de distintos periodos, el Desierto de las Palmas es un lugar idóneo para la observación geológica

La presencia de pizarras y la gran superficie ocupada por las rocas de rodeno otorgan a esta zona ese status especial dentro de la geología valencia.
Es precisamente la abundancia de este rodeno lo que configura la imagen de la sierra, ya que el característico color rojo colorea frecuentemente el paisaje.
Las rocas con componentes sobre todo de sílice hacen que exista una fácil regeneración de los arbustos.
Las Agujas de Santa Agueda (540 m) representan la imagen más característica y espectacular de este territorio del litoral.

Los materiales de gres suelen formar suelos de buena calidad y por ello la vegetación crece abundantemente. Ello se une a que retienen fácilmente la humedad y además los pequeños valles orientados al mar descienden el nivel de sequedad.
El clima del paraje aun cuando sea mediterráneo está favorecido por esos factores y por la proximidad del mar.
La temperatura media anual es de 17º . El máximo se registra en agosto con 24º y el mínimo en enero con 10º. Vemos pues que los inviernos no son rigurosos y los veranos tampoco son muy calurosos. Ello se debe a la influencia del mar que hace disminuir las oscilaciones térmicas.
Las precipitaciones están alrededor de los 600 l/m2 anuales.
Las lluvias a veces son de carácter torrencial lo que provoca una fuerte erosión.
Existe una acentuada diferencia de temperatura y humedad entre las zonas de umbría – mucho más densamente pobladas de vegetación- y las zonas de solana.
Las fuertes pendientes y la ausencia de capa vegetativa en las zonas de solana produce una fuerte erosión, ya que los desniveles suelen ser acentuados.

En esta sierra se encuentran barrancos y ramblas que solo conducen aguan en épocas de intensas lluvias.
Abundan numerosos manantiales de pequeño caudal, entre los que se encuentran