In termen van geologie is de Phu Phan-bergketen onderdeel van de Khorat Groep, bestaande uit Mesozoïsche zandsteen, schalie en conglomeraat. De kenmerkende geomorfologie is die van een "mesa", gekenmerkt door platte toppen en steile kliffen. Dit is gevormd door miljoenen jaren van opheffing en erosie, wat resulteerde in de vorming van een omgekeerde koepelvormige rotsboog die bekend staat als de "Phu Phan Dome", een belangrijk reservoir van natuurlijke hulpbronnen.