Современный геоморфологический облик район урочища Бурабая приобрел в результате длительной истории развития рельефа, тесно связанной с его геологической историей.

После герцинской горообразовательной эпохи (примерно 200 млн. лет назад) в течение длительного времени шел процесс континентальной денудации при очень слабом проявлении тектонических движений. В результате прежние горные системы были разрушены до основания и рельеф превратился в пенеплен, очевидно, с остаточными сопками, возвышениями и древними долинами. Пенеплен был перекрыт значительной толщей рыхлых отложений. В эпоху неогена (порядка 25 млн. лет тому назад) район подвергался тектоническому поднятию, с водораздельных участков были смыты древние отложения. Несколько позже, в четвертичное время (примерно один миллион лет назад) происходит повторное тектоническое движение, возникают разломы, по которым поднимались отдельные блоки. Появились реки Кылшакты, Сарыбулак и Карабулак, которые разработали себе значительные долины. Впоследствии блоки превратились в Кокшетауские горы. Вздымание гор сопровождалось опусканием отдельных участков прилегающей территории, в которых образовались озера Щучье, Айнаколь, Аулиеколь.

Многие сопки, утесы и скалы в Бурабае кажутся сложенными из гигантских плит с закругленными краями, напоминающие громадные матрацы или подушки. В геологии их называют гранитные массивы, имеющие матрацевидные структуры. Выветривания гранитов, разрушающее действие резких суточных и годовых колебаний температур, химическое и техническое действие воды ведут к образованию в скалах многочисленных углублений, впадин, навесов, сквозных отверстий и т.д.

В результате этого горы и скалы приобрели причудливые фантастические формы, создающие современную привлекательность и живописность Бурабая. В гранитах Бурабая присутствуют минералы, содержащие алюминий, железо, магний, хром, марганец, никель, ванадий, медь, вольфрам, а также радиоактивные элементы.

Следующая группа пород, занимающая наибольшую территорию относится к палеозою - эре древней жизни 1350 млн. лет назад. К этой группе относится комплекс кремнистых сланцев, песчаников, лорфиритов и известняков, занимающих небольшие участки в северо-западной части района.

Из самых молодых кайнозойских (эра новой жизни) образований повсеместно распространены четвертичные осадки: обломки скальных пород, щебень, песок, озерные и речные отложения, глины и суглинки. В межсопочных понижениях, котловинах мощность молодых рыхлых отложений значительна 20-40 метров. На берегах озер и рек отложения представляют пески, супеси. Н.Д. Беклемешев в своей книге "Курорт Боровое" (Алматы, 1958 г.) приводит интересные материалы, имеющие актуальное значение в период становления рыночной экономики и малого-среднего бизнеса. В частности, он приводит высказывания геолога Н.Л. Драверт о том, что в Бурабае следовало бы организовать мастерскую для изящных поделок из полудрагоценных камней. Материалами для такой мастерской могли бы служить обнаруженные в гряде Сарыадыр травяно-зеленый хризопраз, синевато-молочный и желтый халцедон, роговик, зеленый с разнообразными оттенками змеевик, разноцветные офиокальциты. В степной части, в области развития глинисто-кремнеземистых сланцев, немало выходов разнообразных по окраске яшм (сургучно-красная, зеленая, кофейно-бурая, полосатая, пестроцветная и др.), порой уступающие по своей красоте известным уральским и алтайским яшмам (окрестности озера Балпашсор близ озера Текеколь).