Dal punto di vista geologico il territorio su cui sorge Gavirate è costituito in gran parte da roccia calcarea sedimentaria di origine marina, stratificatasi nel corso dell'era mesozoica. Sollevamenti tettonici successivi - era cenozoica - hanno dato origine, nell'ambito del più vasto fenomeno dell'orogenesi alpina, all'attuale massiccio del Campo dei Fiori, alle cui pendici si trova Gavirate. La parte più bassa del territorio che si affaccia sul lago ed è sede delle frazioni di Voltorre e Oltrona, è costituita perlopiù da detriti alluvionali, portati dai movimenti dei ghiacciai nell'era quaternaria. Altra rilevante caratteristica geologica è rappresentata dal carsismo.