A Nave dos Cordeiros é uma grande depressão cársica formada nos calcários do Barrocal, com a designação de polje, e estende-se ao longo de cerca de 5 km em comprimento. Está alinhada com a direcção este – oeste, como a Nave do Barão, de que se separa por uma pequena elevação chamada Portela. Os calcários e dolomitos onde a nave se formou são datados do Jurássico Inferior (201 a 175 milhões de anos atrás) e tem um fundo coberto por coluviões e terra-rossa, que retêm água da chuva, criando charcos temporários em períodos de chuva.

Nas povoações de Nave dos Cordeiros e Charneca da Nave, encontramos também elevações rochosas compostas por calcários oolíticos, um tipo de calcário formado por pequenas esferas calcárias resultantes de precipitação inorgânica de calcite à volta de um núcleo que pode ser um grão de areia ou um fragmento de uma concha. A depressão é atravessada pela ribeira de Alte, que nasce na Fonte Grada e desagua na Vala Grande.

Durante invernos muito chuvosos, o nível da água subterrânea (freático) sobe intersectando a superfície do solo, fazendo com que o fundo da nave fique coberto por água, proveniente de nascentes no fundo da nave e das suas encostas.