Dari segi geologi, Banjaran Phu Phan adalah sebahagian daripada Kumpulan Khorat, yang terdiri daripada batu pasir Mesozoik, syal dan konglomerat. Geomorfologi khasnya ialah "mesa", yang dicirikan oleh puncak rata dan tebing curam. Ini terbentuk oleh berjuta-juta tahun pengangkatan dan hakisan, menghasilkan pembentukan gerbang batu berbentuk kubah terbalik yang dikenali sebagai "Kubah Phu Phan", yang merupakan takungan sumber semula jadi yang penting.