El relieve guipuzcoano es resultado de un proceso morfogenético en el que si bien la naturaleza del roquedo ha desempeñado un importante papel, la acción erosiva de los ríos y los rasgos estructurales se convierten en protagonistas. Tal proceso arranca para casi toda Guipúzcoa de finales del Eoceno, en la era Terciaria, cuando en las primeras fases del plegamiento alpino comienzan a emerger en forma de pliegues los sedimentos del fondo marino que separaba el umbral pirenaico y el macizo del Ebro (éste en fase de hundimiento) del macizo meseteño, pliegues que contribuirán al ensamblaje progresivo de las diferentes piezas que integran hoy el conjunto peninsular. No obstante, y aunque el dominio alpino es hoy predominante, es necesario remontarse al Herciniano si se quiere considerar la historia geológica de Guipúzcoa desde sus comienzos. El sector Nororiental de la provincia forma parte de los macizos de Cinco Villas y Peñas de Aya surgidos en los periodos Devónico y Carbonífero de la era Primaria, constituyendo la parte más occidental del umbral pirenaico. Estos macizos fueron intensamente erosionados y disecados en los últimos periodos del Primario como lo atestiguan las bandas de conglomerados y areniscas permotriásicas de color rojo que rodean en bandas discontinuas los núcleos graníticos o esquistosos de los macizos. Los limites occidentales de estos terrenos paleozoicos pueden situarse de forma general en los cursos del Urumea y del Oria. Durante el Secundario apenas va a variar la amplitud de las tierras emergidas; sin manifestaciones tectónicas relevantes, dominan por el contrario los procesos erosivos y de este modo van constituyéndose, en los fondos marinos, potentes series sedimentarias cuya variedad denota las diferentes circunstancias climáticas por las que atraviesan los continentes vecinos, sometidos a la vez a invasiones periódicas del mar por otras tantas transgresiones y regresiones del nivel de las aguas. La sedimentación triásica aparece representada en diversos manchones de arenisca y sobre todo por arcillas y margas del "Keuper" de color rojizo que en forma de diapiros llegaron a aflorar posteriormente, atravesando las series de sedimentos más recientes. Mayor entidad tienen los materiales jurásicos, calizas principalmente; pero es la sedimentación cretácica la que forma la mayor parte del territorio guipuzcoano. A ella corresponden las calizas urgonienses de Aralar, Aitzkorri, fuertemente karstificadas en la actualidad, y sobre todo los materiales de facies Flysh que en Guipúzcoa ofrecen una entidad particularmente importante. A lo largo del Eoceno y en vísperas de los primeros impulsos alpinos, continúa la sedimentación de facies Flysh (lo que denota una inestabilidad de los fondos marinos en vías de su emersión definitiva) y de areniscas tales como las que constituyen los pliegues costeros. En esta relación de la litología predominante, hay que citar la existencia de algún manchón eruptivo como el del macizo de Placencia en la cuenca del Deva. El mayor o menor grado de plasticidad de dichos materiales, junto a la existencia de los macizos anteriormente emergidos que actuarán como topes de prensa, serán las circunstancias condicionantes de la actividad tectónica alpina inmediata -fines del Eoceno-, que dará lugar a la conformación de una estructura de estilo pirenaico: pliegues simétricos, vergentes hacia el N., o pliegues imbricados sobre las rocas más plásticas, o pliegues-falla, con cabalgamiento y algún manto del corrimiento. El sector más oriental y próximo a los macizos antiguos adopta un rumbo NE-SW que se mantiene hasta la línea del Oria aproximadamente. A partir de aquí cambian la dirección en sentido E. SE.-W. NW. de tal manera que, en conjunto, esta serie de anticlinales y sinclinales que se suceden paralelamente entre si, describen un arco de concavidad mirando al Norte, que queda ampliamente de manifiesto en la línea litoral. Es lo que algunos autores denominan como "arco vasco". A medida que se configura la estructura en estos términos, va a desarrollarse un proceso erosivo eminentemente fluvial. La sucesión de períodos climáticos especialmente húmedos y la particular disposición topográfica, con alturas decrecientes en sentido Sur-Norte, dan como resultado la instalación de una red fluvial que atraviesa perpendicularmente los pliegues. El gran poder erosivo, debido al desnivel que en pocos kilómetros tienen que salvar entre su nacimiento y desembocadura, permite a estos ríos crear en sucesivas fases unos valles generalmente estrechos por la resistencia litológica ante el trabajo de excavado fluvial. Cuando el río se adapta a la conformación estructural, como sucede en contadas ocasiones, la sección del valle adquiere una relativa amplitud, caso por ejemplo del curso bajo del Oria en el tramo entre Lasarte y Orio. Otro tanto ocurre si los terrenos recorridos coinciden con materiales litológicos fáciles de vaciar, como en la depresión de Azpeitia sobre el valle del Urola. El proceso de incisión fluvial se desarrolla en etapas de diferente intensidad condicionadas por las variaciones del nivel del mar, según se trate de periodos glaciares o interglaciares, y a la alternancia de etapas de diferente caudalosidad. De este modo adquiere carácter cíclico puesto de manifiesto en las formas de los interfluvios. En la última fase erosiva que arranca de la transgresión flandriense, con la que se alcanza básicamente la forma litoral actual, el papel de los ríos como agentes erosivos pasa a segundo término, sustituida por un proceso de meteorización química y remoción de regolita por las abruptas pendientes.