Na obszarze Gminy Raków można zobaczyć fragment bogatej przeszłości geologicznej Gór Świętokrzyskich. Północna jej część to wzniesienia należące do Pasma Orłowińskiego i Pasma Ociesęckiego zbudowane z utworów paleozoicznych, głównie pochodzących z kambru piaskowców, mułowców, iłowców i łupków. Lokalnie występują także utwory pochodzące z ordowiku, syluru i dewonu. W erze paleozoicznej miały miejsce zjawiska wulkaniczne, o czym świadczy odsłonięcie diabazów w Bardzie (odkryto tam nieznany dotychczas minerał, któremu nadano nazwę bardolit). Wzniesienia tych pasm mają łagodne kształty wydłużonych garbów i kopuł. Najwyższe z nich to "Góra Zamkowa" o wysokości 422 m n.p.m. Doliny rzeczne i wąwozy wytworzyły się na ogół w pęknięciach tektonicznych lub zostały wyżłobione w podatnych na erozję skałach (np. łupkach). Południowa część gminy leżąca w obrębie Pogórza Szydłowskiego ma w podłożu utwory trzeciorzędowe (głównie wapienne), które pokrywają osady czwartorzędowe. Rzeka Czarna Staszowska i jej dopływ spowodowały rozczłonkowanie Pogórza przez wyżłobienie głębokich dolin o płaskim dnie i stromych zboczach dochodzących do 15 m wysokości. Pozostałością zlodowaceń plejstoceńskich są płaty glin zwałowych, piaski (rzeczne, ze żwirami, wydmowe), oraz pokrywy lessowe. Do najmłodszych osadów należą - występujące w dolinie rzek - mady, piaski oraz torfy (okolice Rakowa). Utwory czwartorzędowe zajmują największą część powierzchni gminy. W skałach osadowych można znaleźć wiele ciekawych skamieniałości takich jak: trylobity, graptolity, małże, ramienionogi i wiele innych.