A área da RNES encontra-se integrada na unidade da Orla Mesocenozóica Ocidental, em termos de enquadramento morfoestrutural.
Esta orla sedimentar é constituída por depósitos detríticos e carbonatados que se estendem junto do litoral ou acompanhando algumas linhas de água para o interior continental. Estas séries correspondem a sedimentos de idade terciária que assentam sobre o Soco Paleozóico. Em determinados locais encontram-se recobertos por materiais mais recentes (Quaternário-atualidade).
Na Orla Mesocenozóica Ocidental destaca-se a sul a Bacia do Sado, de idade terciária, a qual é preenchida por materiais detríticos e desenvolve-se num fosso alongado com orientação SE-NW, entre as falhas da Messejana, Vidigueira e Grândola, encontrando-se ainda associada para NW à Bacia Sedimentar do Tejo.
A Reserva é formada em grande parte por planícies aluviais com uma altitude média muito baixa, a maior parte das vezes entre os 10 e os 20 metros, atingindo o valor máximo de 40 metros na margem norte, próximo do monte do Abul. Para além das planícies aluviais podem encontrar-se ainda outros tipos de formação como dunas, praias (fluviais e marítimas) e alguns afloramentos plistocénicos e miocénicos. Em ambas as margens existem sapais que são entrecortados por esteiros e canais.
As areias de praias modernas ocorrem ao longo do mar constituindo em parte a Península de Tróia. No extremo SW desta desenvolvem-se dunas que formam uma língua de areia, separando do mar o estuário do Sado. As areias das dunas desenvolvem-se essencialmente na margem sul.
Os solos da Reserva apresentam alguma diferenciação consoante a sua origem, localização e grau de erosão. É de salientar a existência de solos salinos imediatamente contíguos ao leito do rio, sendo ocupados por áreas de sapal, salinas e vários tipos de aquacultura. Estando os tipos de vegetação condicionados pelas características dos solos, podemos então aqui encontrar diferentes tipos de ocupação vegetal, podendo-se esta dividir em dois grandes tipos – Florestal e Agrícola havendo no entanto alguns espaços menores com outras ocupações, tais como agro – florestal, vegetação natural, incultos e áreas sociais. Analisando o coberto vegetal na Reserva, verificamos que predomina a floresta com 16,8% da área total da Reserva, contra 11,1% utilizada para a agricultura.
