Le Guil traverse diverses zones géologiques nées de différentes périodes de leur ennoiement, d'abord sous les eaux d'une mer chaude et peu profonde il y a plus de 200 millions d'années puis sous un océan de 2 000 à 3 000 mètres de fond il y a 160 millions d'années. Le parcours de la rivière présente deux types de roches : des roches schisteuses, imperméables à l'est jusqu'au verrou glaciaire de Château-Queyras, puis des roches sédimentaires calcaires creusées de cavités à l'ouest.