Қазіргі геоморфологиялық бет әлпеті Бурабай шатқалының ауданы оның геологиялық тарихымен тығыз байланысты жер бедерінің ұзақ даму тарихының нәтижесінде пайда болды.

Герцинск тау-кен дәуірінен кейін (шамамен 200 млн.жыл бұрын) ұзақ уақыт бойы тектоникалық қозғалыстардың өте әлсіз көрінуінде, континентальды дену процесі жүрді. Нәтижесінде бұрынғы тау жүйелері негізге дейін бұзылып, рельеф пенепленіне айналды. Пенеплен елеулі борпылдақ шөгінділерімен жабық болды. Неоген дәуірінде (шамамен 25 млн. жыл бұрын) аудан тектоникалық көтеріліске ұшырап, су бөлу учаскелерінен ежелгі шөгінділер шайылды. Кейінен, төрттік уақытта (шамамен бір миллион жыл бұрын) қайта тектоникалық қозғалыс жүріп, жеке көтерілген блоктар сынықтары пайда болады. Қылшақты, Сарыбұлақ және Қарабұлақ өзендері пайда болды. Кейін блоктар Көкшетау тауларына айналды. Таудың тұнуы Шучье, Айнакөл, Әулиекөл көлдері пайда болған.

Бурабайдағы көптеген шоқылар, ысыраптар мен жартастар үлкен матрацтар мен жастықтарды еске түсіретін, шеттері дөңгеленген алып плиталардан бүктелген болып көрінеді. Геологияда оларды матрацевтикалық құрылымы бар гранит массивтері деп атайды. Температураның күрт тәуліктік және жылдық тербелісінің әсерін бұзатын граниттердің желденуі, судың химиялық және техникалық әсері жартастарда көптеген ойықтардың, қалқалардың, тесіктердің және т.б. пайда болуына әкеледі.

Нәтижесінде таулар мен жартастар Бурабайдың заманауи тартымдылығы мен көркемдігін жасайтын керемет фантастикалық пішіндерге айналды. Бурабай граниттерінде құрамында алюминий, темір, магний, хром, марганец, никель, ванадий, мыс, вольфрам бар минералдар, сондай-ақ радиоактивті элементтер бар.

Ең үлкен аумақты алып жатқан жыныстардың келесі тобы 1350 млн.жыл бұрын ежелгі өмір дәуірі - палеозойға жатады. Бұл топқа ауданның солтүстік-батыс бөлігінде шағын учаскелерді алып жатқан кремнийлі тақтатастар, құмтастар, лорфириттер мен әктастар кешені жатады.

Ең жас кайнозой (жаңа өмір дәуірі) түзілімдерінен барлық жерлерде төрт шөгінділер таралған: жартасты жыныстардың сынықтары, қиыршық тас, құм, көл және өзен шөгінділері, саз бен саздақтар. Отараралық төмендеулерде, қазандықтар жас борпылдақ шөгінділердің қуаты 20-40 метр. Көлдер мен өзендердің жағалауларында шөгінділер, құмдақтар болады. Н.Д. Беклемешев өзінің "Бурабай курорты" кітабында (Алматы, 1958 ж.) нарықтық экономика мен шағын-орта бизнестің қалыптасу кезеңінде маңызды мәні бар қызықты материалдар келтіреді. Атап айтқанда, ол геолог Н.Л. Драверттін: Бурабайда жартылай асыл тастардан жасалған әсем бұйымдар үшін шеберхана ұйымдастыруы керек, деген сөздерін келтіреді. Мұндай шеберханаға арналған материалдар Сарыадыр тізбегінде табылған шөп-жасыл хризопраз, көк-сүт және сары халцедон, мүйіз, жыланның түрлі реңктері бар жасыл, түрлі-түсті даякальциттер бола алады. Дала бөлігінде, сазды-кремнеземді сланецтерді дамыту саласында, түсі жағынан әр түрлі яшм (сүргүтті-қызыл, жасыл, кофе-бурайлы, жолақты, ала түсті және т.б.) өзінің сұлулығы жағынан белгілі Орал және Алтай айшықтарына (Текекөл көлі маңындағы Балпашсор көлінің маңы) жол береді.