Pieniny stanowią najpiękniejszą krajobrazowo część pienińskiego pasa skałkowego, jednej z jednostek strukturalnych Karpat, nazwanej właśnie od tego pasma. Ciągnie się on łukiem od zapadliska wiedeńskiego, wzdłuż dolin Wagu, Orawy i Dunajca, ku Wschodniej Słowacji i Ukrainie Zakarpackiej, aż do północno-zachodniej Rumunii. Oddziela przy tym dwie wielkie jednostki tektoniczne: Karpaty Zewnętrzne (fliszowe) i Karpaty Wewnętrzne. Od obydwu jednostek jest oddzielony powstałymi w niższym miocenie-akwitanie (ok. 23–21 mln lat temu) uskokami przesuwczymi. Pieniński pas skałkowy ma długość niecałych 600 km i szerokość wahającą się od 20 km do, miejscami, nawet kilkudziesięciu metrów.
Przeważają tu powstałe w jurze i kredzie utwory otwartego morza, które osadziły się na dnie Oceanu Tetydy, oddzielającego Afrykę od platformy północnoeuropejskiej. W czasie ruchów tektonicznych pod koniec triasu, jego dno uległo spękaniu, co doprowadziło do jego podzielenia na mniejsze akweny. Osady pienińskiego pasa skałkowego powstały w trzech morskich basenach w północnej gałęzi Oceanu Tetydy. W kolejności od północy na południe, były to: basen Grajcarka (magurski, jura-paleocen), skałkowy (trias-jura-górna kreda) i maruszyński (najwyższa kreda-środkowy eocen).