Prin întinderea sa, Parcul Naţional Retezat se suprapune structurilor geologice care alcătuiesc grupa munţilor Retezat – Godeanu. Din nucleul central al acestora se desprinde radiar, spre nord, Masivul Retezat, bine individualizat datorită încadrării lui între depresiunile tectonice Petroşani şi Haţeg. El formează o “imensă fereastră tectonică” unde apare la zi autohtonul danubian flancat de cristalinul getic de tip "Sebeş – Lotru”.

Caracteristica principală a Munţilor Retezat este dată de prezenţa a două mari blocuri de roci eruptive care se desfăşoară pe direcţiile de curgere ale Lăpuşnicului Mare şi Râului Bărbat: spre nord masivul granodioritic de tip Retezat,care se desfăşoară pe o lungime de peste 40 km şi o lăţime de cca.20 km, şi masivul granodioritic de Buta, care apare în sudul culoarului de vale Lăpuşnic – Bărbat şi cade sub depozitele jurasice ale Retezatului Mic.