W 2000 r. na wyspie znaleziono skamieniały ząb długości 21 mm sprzed 130 mln lat, należący do trzymetrowego drapieżnego dinozaura, nazwanego Dromaeosauroides bornholmensis, a w 2004 r. znaleziono ślady długości 70 cm sprzed 170 mln lat należące do dwudziestometrowego, roślinożernego zauropoda.
Obecny wygląd powierzchni wyspa zawdzięcza oddziaływaniu lodowca, który dwukrotnie nasuwał się na wyspę przed 15 i 12 tys. lat. Charakterystycznym skutkiem oddziaływania lodowca są tzw. doliny szczelinowe (największe Ekkodalen i Døndal) powstałe w okresie trzeciorzędu wskutek pęknięć tektonicznych. Rozpadliny te zostały pogłębione przez nasuwający się lodowiec, a ich górne krawędzie wygładzone przez morenę denną. Skutkiem erozji lodowcowej są także liczne wygładzone granitowe pagórki zwane mutonami spotykane w północnej części wyspy oraz liczne głazy narzutowe i otoczaki. Złożoność budowy geologicznej wyspy powoduje, że jest ona silnie zróżnicowana krajobrazowo oraz posiada liczne surowce mineralne, będące podstawą tutejszego przemysłu i rękodzieła. Wyspa jest znana z licznych kamieniołomów granitu, wydobywano tu także piaskowiec. Z kolei bardzo drobny i czysty piasek południowych plaż wyspy jest używany w przemyśle szklarskim i był wykorzystywany do napełniania klepsydr.