Das Ötztal liegt komplett im kristallinen Bereich. Die Grundlage für Vegetation in hohen Lagen und damit die höchstgelegenste Dauersiedlung der Ostalpen macht das schieferige Gestein (Paragneis, Granitgneis, Glimmerschiefer und Hornblende) der umliegenden Gebirge möglich, da dieses leicht verwittert.

Die Ötztaler Alpen entstanen weiter im Süden und wurde durch den Druck der Alpenbildung verschoben dann nach Norden geschoben.

Die Gletscherzungen formten das Tal zu einem schmalen Trogtal, das durch mehrere Bergstürze in die verschiedenen Stufen geteilt wurde. Die ungewöhnlich lange Talenge zwischen Längenfeld und Sölden wurde dadurch gebildet. Im vorderen Tal entsand ein schneeärmeres Sommerfremdenverkehrsgebiet und im hinteren Tal ein Wintersportgebiet.

In Köfels bei Umhausen kommt auch Bimmstein vor, der die Geologen lange vor ein Rätsel stellte. Der Bimmstein wurde lange von den Bauern als Baumaterial oder Scheuernmittel für Holzfässern verwendet. Möglicherweise bildete sich der Stein durch einen Vulkanausbruch oder Meteoriten. Eine andere Entstehungsvariante des Bimmsteins stellt ein massiver Bergsturz als Auslöser dar. Durch die Reibungshitze während des Sturzes könnte der Gneis zu Bimsstein umgewandelt worden sein. Das Ereignis wurde auf die Zeit vor etwa 8700 Jahren geschätzt.