Le bassin du Gave de Pau appartient au versant Nord des Pyrénées. Le Gave entaille du Sud au Nord les formations à dominante métamorphique plus ou moins bien différenciées.
On distingue sur ce bassin trois faciès :

- en amont jusqu'à la plaine centrale d’Argelès : formations métamorphiques et socle primaire (schistes ou granite)

- d'Agos-Vidalos jusqu'à la limite du département : formations sédimentaires datant du Jurassique et du Crétacé

- une zone de dépôts alluvionnaires datant du quaternaire, s'étendant de l'aval de la confluence Gave de Pau / Gave de Cauterets jusqu'à la confluence du Gave de Pau/ Neez.