Геоморфологически Тарханкутский полуостров - это высокая, до 180 метров над уровнем моря, холмистая равнина, сложенная известняками меотического и сарматского возраста и, в большинстве случаев, обрывающаяся к морю отвесными скалами с расщелинами и гротами. Некогда полуостров простирался далеко на запад, являясь частью суши общей с Балканским побережьем.

200млн. лет назад на месте современного Крымского полуострова плескались воды доисторического океана Тетис. На его дне накапливались осадочные породы, действовали вулканы, породы сминались складками, поднимались и вновь погружались в морскую пучину, населенную древними организмами, пока окончательно не решили стать сушей. Если сейчас посмотреть на скалы Тарханкута, то можно обнаружить свидетельства его бурного геологического прошлого, а в свежих разломах - остатки ископаемой жизни.