La Serralada de Marina constitueix una cadena muntanyosa que s'estén de SW a NE amb una altitud moderada que mai no sobrepassa els 600 m d'altitud, però que orogràficament és singular pel fet que s'elevi ràpidament entre la costa marina i la plana del Vallès.
Estructuralment, forma part de l'anomenada cadena costanera catalana que s'origina arran de l'activitat tectònica compressiva en el paleogen i que a continuació amb una tectònica distensiva des del neogen i fins a l'actualitat modela el sistema muntanyós tal com el coneixem.
La base rocosa són essencialment roques de l'era paleozoica entre les quals destaquen els granitoides tardihercinians. En contacte amb la plana del Vallès hi ha roques més antigues sedimentades i metamorfitzades durant l'orogènia herciniana. La cobertura mesozoica queda relegada a alguns afloraments petits i discontinus entre Badalona i Montgat, formada per substrats detrítics i carbonatats que s'han modelat amb uns relleus tabulars molt característics.
És també en aquestes roques sedimentàries que s'han trobat uns jaciments amb flora fòssil d'interès internacional. Finalment, trobem zones amb materials més recents que corresponen a dipòsits d'edat quaternària localitzades al llarg de la plataforma litoral i que ressegueixen els principals cursos d'aigua. Aquests sediments al·luvials quaternaris també han aportat interessants troballes paleontològiques tant al vessant vallesà com al litoral amb elements marins com és el cas dels dipòsits de bivalves, cargols, etc. situats en una antiga platja a Vilassar de Mar.
Autor: XPN
La geomorfologia de la zona la caracteritza el modelatge que sofreixen les masses rocoses fetes de granitoides. Les principals roques d'aquesta família a la zona són les granodiorites, les tonalites i els leucogranits. Les granodiorites són les roques majoritàries i les que han estat explotades en la majoria de les pedreres com a la de la Vallensana. Les tonalites es poden observar a l'antiga pedrera de Teià. Els leucogranits de menor extensió són més resistents a l'erosió i es troben formant turons com els del castell Burriac, les Roques d'en Vivó, etc. L'alteració d'aquests materials produeix la hidròlisi dels feldespats i la hidratació de les miques. Aquests processos químics comporten la destrucció de la xarxa cristal·lina de la roca original. El resultat és que s'allibera el quars mineral que és més estable i es formen argiles que migren transportades en suspensió per l'aigua. El granitoide en aquestes condicions es transforma en una roca alterada que es coneix amb el nom de sauló, de textura sorrenca grollera i formada per mineral de quars amb feldespats i miques alterades. Al damunt del mantell de sauló, els agents erosius (principalment, l'escolament d'aigües superficials) continuen evacuant aquest material alterat fins que la roca sense alterar queda a la superfície i el procés de meteorització comença novament. Les formes de modelatge resultants d'aquests paisatges granítics estan condicionades per la xarxa de fractures de la roca i per la intensitat de l'alteració erosiva.
El paisatge de la Serralada litoral té com a principals estructures geològiques les anomenades boles com ara els relleus del turó d'en Pons al Sud-Oest de Premià de Dalt i els de monts illes, com el de Céllecs, Montcabrer i Burriac. L'alteració erosiva també afecta al món subterrani i permet l'aparició dels tafonis, que són cavitats desenvolupades en els blocs de granit com la del Forat de les Bones Dones o cova de les Encantades a Cabrils, o les cadolles que són concavitats formades sobre superfícies granítiques planes que evolucionen aprofundint a favor de la gravetat.
Autor: XPN
Les dues principals conques hidrogràfiques són la del riu Besòs (amb els rius Mogent i Besòs, com a principals), que flanqueja la serra litoral pel vessant vallesà i la separa físicament de la plana, i concentra un important aqüífer al·luvial. Al costat marítim, el principal curs fluvial és la riera d'Argentona que sobrepassa els 5 km de longitud. La resta és una munió de rieres de curt recorregut i fort pendent que duen aigua només quan plou (llevat de les rieres de Clarà i de Riudemeia i els torrents de Cuquet i Sant Bartomeu que presenten un curs continu però dèbil). Tot i que a la zona no hi ha aigües termals subterrànies, hi ha aigües associades a emanacions gasoses de diòxid de carboni endogen amb implicacions geotèrmiques com és el cas de les fonts picants de Cabrera de Mar (actualment tancada) i Argentona.
El clima actual de la zona és netament mediterrani. Tanmateix, la proximitat de la serralada a la làmina marina fa que hi hagi algunes variacions entre el vessant litoral i el vessant vallesà. Les temperatures són més moderades a la costa a causa de l'efecte del mar i un xic més baixes (entre 1 i 2°C) al vessant continental. Per altra banda, a l'hivern, a la plana vallesana són habituals les glaçades i la inversió tèrmica. De totes maneres, la zona està dominada per l'ambient assolellat com ho demostra una mitjana anual de dies de sol de més de 115 dies. La pluja és més abundant a l'interior que no pas a la costa. Al Vallès, pot oscil·lar entre els 620 mm/any fins als 710 mm/any. A la costa, aquesta variació és entre els 525 mm/any i els 645 mm/any. Ara bé, el règim de pluges és típicament mediterrani i això vol dir que poden caure veritables trombes d'aigua en determinats moments sobre àrees puntuals. En el cas del vessant muntanyós del Maresme, aquest es caracteritza per la presència d'un gran nombre de valls o conques fluvials molt curtes que desguassen al mar a través de rieres. El fort pendent, l'escassa extensió de les conques i la seva creixent urbanització i, finalment, la curta distància entre la serra i el mar afavoreixen que una pluja forta no pugui ser engolida pel sòl. El resultat és una avinguda d'aigua que sobtadament omple i desborda els llits de les rieres amb una important força erosiva. Les anomenades rierades del Maresme corresponen a precipitacions intenses però generalment de poca durada (entre 1 i 2 hores amb pluges de 80 a 100 l/h).
