Il territorio dei Monti Prenestini appartiene ai due bacini idrografici del fiume Aniene a Nord-Ovest e del Sacco a Sud-Est ed è suddiviso nei quattro sottobacini dei corsi d'acqua affluenti dell'Aniene. Dal punto di vista geomorfologico, i Monti Prenestini costituiscono una lunga catena con un'altezza media delle cime di circa 850 metri orientata in senso Nord-Sud, ma l'intera regione, compresa la pianura pedemontana meridionale, ha un'altezza media di circa 505 metri. Il territorio si trova in un'area geologicamente molto interessante, di transizione tra le serie stratigrafiche della facies Umbro-Marchigiana (sedimenti che si sono formati in ambiente di mare profondo e che costituiscono la parte centro settentrionale del rilievo) e Laziale-Abruzzese (sedimenti di mare poco profondo, nella parte meridionale). Le rocce che costituiscono i rilievi sono marne e calcari di origine marina, risalgono all'Era Mesozoica, ma con potenti strati di Ere più recenti (Cenozoico). E' presente una serie stratigrafica continua dal Cenomaniano al Messiniano, mentre, soprattutto nella parte meridionale della catena, successive immersioni ed emersioni della linea di costa hanno causato lacune stratigrafiche, evidenziate dalla presenza o assenza dei fossili. Notevolmente sviluppato è il carsismo epigeo ed ipogeo, con doline, grotte e piani carsici. I bordi della catena, eccetto quelli orientali, sono orlati, fino ad un'altezza di circa 450 metri, da una spessa coltre piroclastica proveniente dall'antico vulcano Laziale e, in misura minore, dall'antica zona vulcanica dell'alta valle del Sacco.
