Rukan-Valtavaaran alueen vaarat ovat jäänteitä muinaisesta svekokarjalaisesta vuoristosta, jota ajan hammas on kuluttanut säästäen ainoastaan kovimmista kivilajeista koostuvan osan. Ruka-Valtavaaran vaaraketjusta löytyvät Kuusamon korkeimmat vaarat, Valtavaara yltää 492 metrin korkeuteen.

Rukan vaarajono kuuluu Kuusamon laajaan liuskealueeseen, joka on syntynyt vanhemman gneissikompleksin päälle kerrostuneista hiekoista, hiesuista, kalkkilietteestä ja erilaisista tulivuoritoiminnan tuotteista – kuten laavoista ja tuhkista. Nämä kerrostumat rutistuivat maankuoren liikunnoissa mutkikkaiksi poimurakenteiksi svekokarjalaisen vuoriston muodostuessa.
Nykyisten korkeimpien vaara-alueiden pääkivilaji on kulutusta kestävä kvartsiitti, joka syntyi alun perin rantahiekkoina laaja-alaisen tulivuoritoiminnan kerrostamien laavojen päälle. Vuosimiljoonien kulutus on paljastanut muinaisen vuoriston juurten kerrostumat.
Alueen tunnetuin luola on Juhannuskallion jyrkänteessä sijaitseva Pirunkirkko, joka on noin viisi metriä pitkä ja kaksi metriä korkea. Luolan on aiheuttanut vuorenpoimutuksen yhteydessä tapahtunut kvartsiittimuodostuman puhtaitten kvartsiittien rakoilu. Luolan seinämissä on alun perin ollut runsaasti liuoksista kiteytyneitä kvartsikiteitä, vuorikristallia.
Valtavaaralla Ahmakallion jyrkän lohkarerinteen kivissä voi nähdä ikivanhan meren rantaan lyöneiden aaltojen merkkejä.
Lounaasta koilliseen suuntautuva vaarajono on muodostunut jääkauden aikaista jään liikesuuntaa vastaan. Itärinteet ovat läntisiä huomattavasti loivempia ja irtainten maalajien täyttämiä, kun taas vastaavasti länsirinteet ovat usein jyrkkiä ja sileitä pystykallioita.

Luonnonsuojelualueen vaarat on arvioitu erittäin arvokkaiksi kallioalueiksi. Miljoonien vuosien takaisten vaiheiden jälkiä on nähtävissä kaikilla päiväreiteillä, erityisesti Valtavaaran huiputus -reitillä.