La penillanura extremeña, dentro de la Submeseta Sur y al Oeste del Campo de Calatrava, se caracteriza por su inclinación hacia el Atlántico y escasa presencia de endorreismo —tan sólo representado, dentro de nuestra provincia, por el valle del Guadiana sobre los desaparecidos lagos terciarios Sereniano y Augustiano— lo que conlleva la pobre representación de sedimentos terciarios, que forman la base de las mejores tierras de cultivo, al haber sido destruidos en parte por la acción erosiva predominante en el Cuaternario.
La base geológica de nuestra región es de la Era Primaria o Paleozoica y está constituida por pizarras y cuarcitas principalmente. Dentro del Paleozoico el período más representado en el término municipal de Orellana son los pizarrales cámbricos que penetran desde la actual provincia de Cáceres hacia las comarcas de la Serena y Siberia Extremeña; distinguiéndose en ambas comarcas por ser pizarras más duras y compactadas las predominantes en la Serena. Las cuarcitas afloran en las serranías. En el caso de Orellana es bien palpable tras la erosión y arrastre de las pizarras cámbricas más blandas, quedando las cresterías de cuarcita de la Sierra al descubierto.
El Mesozoico o Era Secundaria no está representado en nuestro término ni en la provincia de Badajoz. Hay que tener en cuenta que no fue una era geológica de formación sino de erosión, durante la cual se configuraría en gran parte la penillanura extremeña.
En la Era Terciaria se producirá la sedimentación y plegamientos que configurarán casi definitivamente el relieve peninsular. Los restos del Terciario en la provincia de Badajoz son escasos, siendo —los que existen— los mejores suelos agrícolas. De sus períodos el representado en nuestra zona es el Plioceno con materiales de naturaleza arcillo-pedregosa que constituyen el horizonte B de los suelos representados en nuestro término municipal y ocupan la zona de topografía más llana, los Sevellares, en las proximidades de la Sierra de Orellana.
La Era Cuaternaria, configuradora definitiva del actual relieve, es patente en los depósitos de cantos rodados en las márgenes del Guadiana, visibles actualmente aguas abajo de la Presa de Orellana y en las vegas regables al Sur del término, también a orillas del río, con aluviones depositados por las aguas fluviales. También podemos considerar cuaternarios los derrubios de cuarcita existentes en la falda de la Sierra, con zonas características de cantos angulosos debido al escaso transporte al que han sido sometidos.
ORELLANA LA VIEJA 