Geologia Kletno leży na obszarze jednostki geologicznej nazywanej Metamorfikiem Lądka i Śnieżnika. Jest ona bardzo starą formacją, datowaną na 570 mln lat i zaliczaną do przełomu proterozoiku i paleozoiku. Wydobywano tu od średniowiecza rudy żelaza, srebra, fluoryt, a nawet rudy uranu i złoto.
Dolina jest wycięta w skałach metamorficznych, tzw. łupkach łyszczykowych, gnejsach i paragnejsach, w których występują erlany i soczewy marmuru. Na Stromej występują kwarcyty, które tworzą skałki. Inne skałki – zbudowane z łupków łyszczykowych – występują na Młyńsku.
W miejscach styku odmiennych rodzajów skał występują rudy żelaza (magnetyt, limonit, syderyt i sferosyderyt) oraz ołowiu (galena), a nawet miedzi. W skałach we wnętrzu Żmijowca prowadzono głęboką penetrację w celu pozyskania fluorytu oraz występującej w jego sąsiedztwie blendy smolistej, czyli rudy uranu. W sumie na stosunkowo niewielkim obszarze doliczono się prawie 50 pierwiastków tworzących blisko 60 minerałów.