GEOLOGIA
Geomorfológicamente, o Parque Natural do Alvão é caracterizado por uma zona de altitude, com larga bacia granítica, onde nasce o rio Olo e alguns dos seus afluentes, e uma zona mais baixa, de xisto (zona de Ermelo), onde este rio corre encaixado entre dobras de relevo de certo desenvolvimento.

Zona Alta
Subzona de Lamas d'Olo, Agarez e Arnal - granítico biotítico, pós-tetctónico.
É uma área onde se observa o chamado granito em bolas, que dá origem a paisagem agreste e caótica (cãos granítico). Sob o aspecto morfológico existem contrastes de relevo acentuado, em contraponto com zonas aplanadas (zona da barragem cimeira). Do relevo existente convém assinalar o imponente morro que domina a aldeia de Arnal (catedral granítica).
Subzona de Lamas de Olo - granito de duas micas, sin-tectónico.

É uma zona que, embora granítica, contrasta com a anterior, pois as suas  formas são menos granulosas e, assim, mais lineares e adoçadas.

Zona Basal
Subzona de Ermelo, Fervença e Barreiro
É uma área de rochas metamórficas e de vales encaixados, estreitos e profundos (Ermelo e Varzigueto). O homem para fazer agricutura teve de terracear.

Subzona de Varzigueto e das Fisgas - Filitos e quartzitos.
Com uma bancada de quartzitos que se apresenta em anticlinal, aqui existe um desnível (degrau), com cerca de 300m de altura, onde o rio Olo se precipita, formando as espectaculares quedas de água das Fisgas de Ermelo.


HIDROLOGIA

A rede hidrográfica do PNAlvão, é de uma grande diversidade, sendo o Rio Olo a sua espinha dorsal.
O Rio Olo nasce a 1280m de altitude, a nordeste do Parque.
A sua bacia hidrográfica, é constituída por um conjunto de numerosos afluentes e subafluentes com características de pequenos cursos de água, que contribuem para o aumento do caudal do Rio Olo, que por sua vez irá desaguar ao Rio Tâmega.
A Ribeira de Fervença e o Rio Sião, são os afluentes com maior significado e localizam-se na sua margem esquerda. O Rio Sião apesar de se localizar fora dos limites do Parque desempenha um papel importante no abastecimento de água à povoação de Ermelo, através do sistema de levadas.
A Ribeira do Vale Longo, é um afluente da margem direita e tem um papel igualmente importante na rede de levadas deste Parque Natural.
Existe ainda a Ribeira de Arnal, na zona Sul do Parque.

CLIMA
Em termos gerais, o Parque apresenta um clima temperado atlântico de características mediterrâneas.
Insere-se, fundamentalmente na cabeceira do Rio Olo que corre de nascente para poente em direcção ao Tâmega, determina uma bacia hidrográfica orientada a poente e exposta às influências das massas de ar marítimo que ascendem à cumieira que limita o Parque no seu lado oriental (IDAD/ICN 1995).
Esta situação contribui de forma significativa para os valores de precipitação elevados que se verificam nos meses de Inverno. Os Invernos são frios e chuvosos, sendo frequente ocorrência de neve nas terras altas, contrapondo-se aos Verões muito secos e quentes.
A variação altimétrica existente na área do Parque, conjugada com a morfologia do relevo e a variação do coberto vegetal, propiciam a existência de uma certa diversidade microclimática, com diferenças assinaláveis entre as terras altas e as terras baixas.