Tanah Tinggi terletak di sebelah utara dan barat dari Sesar Batas Tanah Tinggi, yang membentang dari Arran ke Stonehaven. Wilayah Scotland ini sebahagian besar terdiri dari batuan kuno dari zaman Kambrium dan Prakambrium yang terangkat selama Orogeni Kaledonia di masa selanjutnya. Formasi Lewisian gneiss yang lebih kecil di barat laut berusia hingga 3 bilion tahun. Batuan sebahagian atas dari batu pasir Torridonia membentuk gunung-gunung di Torridon Hills seperti Liathach dan Beinn Eighe di Wester Ross.

Tapak ini juga diselingi dengan banyak intrusi batuan beku dari masa yang lebih baru, sisa-sisanya membentuk sekelompok gunung tinggi seperti Cairngorms dan Cuillin dari Skye. Pengecualian yang signifikan dari hal di atas adalah lapisan mengandung fosil Old Red Batupasir yang terutama ditemukan di sepanjang pesisir Moray Firth dan sebahagian menuruni Sesar Batas Tanah Tinggi. Lapisan Jura ditemukan di lokasi-lokasi terpencil di Skye dan Applecross yang mencerminkan geologi yang kompleks. Inilah sumber dari sebahagian besar minyak Laut Utara. Great Glen adalah pergeseran sesar yang membagi Pegunungan Grampia ke sebelah tenggara dari Tanah Tinggi Barat Laut.[1][2]

Seluruh wilayah ditutupi oleh lapisan ais selama zaman ais Pleistosen, kecuali mungkin untuk beberapa nunatak. Geomorfologi yang kompleks termasuk menciptakan lembah dan danau yang terukir akibat aksi sungai gunung dan ais. Topografi pegunungan yang tidak teratur memiliki puncak gunung dengan ketinggian yang sama di atas permukaan laut, tetapi sebahagian dasarnya tergantung pada banyaknya denudasi terhadap Tanah Tinggi di berbagai tempat.