En el mapa geológico de los alrededores de Villarroya están representados materiales y estructuras tectónicas pertenecientes a dos importantes unidades geológicas a escala regional: 1) el borde norte de la lámina del Cabalgamiento de Cameros y 2) el extremo Sur de la Cuenca cenozoica del Ebro; ambas separadas por el Cabalgamiento de Cameros, una estructura tectónica que marca el contacto entre la Cordillera Ibérica y la Cuenca del Ebro a lo largo de más de 120km, desde la Sa de la Demanda, al oeste hasta la Sa del Moncayo, al este.