La Cola del Caballo está reconocida como Lugar de Interés Geológico por la Dirección General de Media Natural de la Región de Murcia, con estructura de ventana tectónica. Las ventanas tectónicas son propias de zonas donde se han producido cabalgamientos de unas unidades geológicas sobre otras haciendo difícil el conocimiento de los materiales en profundidad, excepto allí donde la erosión haya eliminado sectores de la formación cabalgante permitiendo que afloren materiales de la formación subyacente. En el caso de la Cola del Caballo la unidad cabalgante es el Complejo Alpujárride, formado principalmente por rocas carbonatadas y filitas violeta, con edades que van del Trías Medio al Pérmico, y la unidad cabalgada es el Complejo Nevado-Filábride, formado por una variada litología, con edades que van del Trías al Carbonífero.

Los materiales Nevado-Filábrides presentan un plegamiento isoclinal , lo que no ocurre en el Complejo Alpujárride. Ambos complejos presentan una intensa fracturación. Entre  esas fracturas destaca por su espectacular espejo de falla la falla de Cola del Caballo, que marca el contacto entre los materiales Alpujárrides y los Nevado-Filábrides.

La litología del Complejo Nevado-Filàbride es de gran variedad, compuesta por rocas metamórficas como mármoles, anfibolitas, cuarcitas y esquistos. Estos materiales presentan además mineralizaciones de baritina, siderita, hematites, que en los esquistos y cuarcitas son de carácter filoniano y en los mármoles son bolsadas de reemplazamiento.

En el sector este de la cala, los acantilados están formados por dolomías muy fracturadas con un relieve de bloques muy llamativo.