Et geologisk sammenstød for millioner af år siden mellem Massif Central og Alperne, skabte en såkaldt sprækkedal, som blev oversvømmet af Middelhavet.
Et vulkanudbrud i Massif Central for tre hundrede millioner år siden skabte granitklipper i nord og bl.a. Mount Ventoux i syd.
Da Alperne for fyrre millioner år siden blev skubbet opad, kollapsede dalen og blev til en kløft, som blev fyldt med vand fra Middelhavet, som langsomt deponerede et lag af hård kalk og ler.
Da Gibraltarstrædet lukkede til, sank middelhavets niveau og Rhônedalen gravede sig dybere ned, hvilket medførte flodbundsterrasser på begge sidder af dalen - og blandede dalens forskellige elementer.
Regionens geologiske aktiviteter og vulkanudbrud har således skabt en jordbund, som i dag er rig på sand, ler, granit, kalksten og kvarts. Samtidig spiller Rhône-dalens grundfjeld også en essentiel rolle i forhold til, hvordan vinstokkene forsynes med vand – på den måde har det stor indflydelse på den store diversitet i både duft og smag, der findes i Rhône vin.