Erzincan Ovası'nın jeolojik yapısı, karmaşık ve uzun bir süreç sonucunda şekillenmiştir. Bu geniş ova, tarih boyunca birçok doğal olayın etkisi altında kalmış ve zamanla farklı jeolojik süreçlerin birleşimiyle bugünkü görünümünü kazanmıştır. Fay hatları, alüvyon birikimleri ve diğer jeolojik faktörler, bu bölgenin dinamik yapısını oluşturan temel unsurlardır. Bu süreçler, Erzincan Ovası'nı hem doğal güzellikleriyle hem de tarımsal verimliliğiyle önemli bir bölge haline getirmiştir.

Erzincan Ovası'nın jeolojik yapısı, milyonlarca yıl önce bölgenin denizin altında olmasıyla oluşmuştur. Yaklaşık 65 milyon yıl önce, güneydeki kıta parçalarının kuzeye doğru hareketiyle deniz tabanı kıvrılıp yukarı doğru yükselmeye başlamıştır. Bu süreçte, Doğu Anadolu'da Tetis Okyanusu'nun bir kısmı yer almış ve bölge yavaş yavaş denizden yükselerek kara haline gelmiştir. Oluşumunda etkili olan bazı faktörler:

• Fay hatları ve kırıklar. Büyük kırıklar ve fay hatları, bölgenin bugünkü yapısını belirlemiştir.
• Alüvyon birikimi. Dağlardan gelen toprak, taş ve alüvyonların binlerce yıl boyunca birikmesiyle ova geniş ve verimli bir yapıya kavuşmuştur.

Erzincan Ovası, neotektonik dönemde (Erken Miyosen sonrası) oluşmuş bir çek-ayır havzasıdır.