La microfauna de ostrácodos y caráceas presentes en las calizas permiten asignar una edad Berriasiense inferior a la primera alternancia y a las calizas, y Berriasiense superior a la segunda.

La falta de existencia de calizas al NO de El Valle parece indicar que en su ángulo SE existió un lago cuyas orillas debieron estar cerca de Rollamienta y que llegaba a la capital de la provincia, siguiendo una dirección NO–SE.

Durante este tiempo, el valle se cubrió con sedimentos fluviales que evolucionaron a lacustres y después de nuevo a fluviales, con ligeros episodios subacuáticos, sobre todo al final. Estos depósitos ocupan la mayor parte de las montañas del valle, excepto las zonas altas del NO.

 c) La parte más moderna de estas facies la constituye un conjunto de conglomerados silíceos (unos 50–60 m) seguidos de areniscas y limolitas arenitosas que forman parte del denominado Grupo Urbión (nombre dado por ser estas capas las constituyentes de los Picos de Urbión, lugar de nacimiento del río Duero). La falta de fósiles no permite dar una edad muy exacta, aunque pudieran ser Valanginiense–Hauteriviense (Cretácico inferior).

El origen de estas capas está en la destrucción del joven relieve creado en la Meseta (posiblemente las capas del Carbonífero de la Sierra Demanda). Como consecuencia, el valle se llena de abanicos aluviales con guijarros procedentes de la Sierra de la Demanda, los cuales, en otras zonas, fueron posteriormente sustituidos por depósitos de tipo lagunar o lacustre, sin que se pueda saber si aquí no se depositaron o fueron erosionados.

Los depósitos cuaternarios se pueden dividir en dos clases:

a) Ocasionados durante la época de las Glaciaciones.

Pequeños glaciares de circo formados en las estribaciones meridionales de la Cebollera dieron lugar a depósitos de tipo morrénico en las laderas, formados por bloques heterométricos y angulosos de materiales weáldicos. Se pueden encontrar estos depósitos en la laguna de Cebollera, Alto de Cebollera, Castillo de Vinuesa y curso alto del río Razón; se considera que se depositaron durante la glaciación de Würm, hace unos 80.000 años.

b) Depósitos modernos.

El Valle es una zona escarpada en la que los derrubios de ladera, los conos de deyección y los depósitos aluviales constituyen los sedimentos más representativos. Los primeros han sido transportados por grandes corrientes de agua (de deshielos, seguramente) desde las zonas altas hasta la base del valle, dando lugar a aglomeraciones de cantos angulosos o subredondeados con rica matriz de arenas y guijarros; estos materiales tapizan grandes zonas en el contacto entre el fondo del valle con la montaña, en la parte Norte del eje del mismo.

Entre los derrubios de ladera son interesantes de señalar los ríos de piedras, ríos de bloques o ensecadas. Están constituidos por aglomeración de bloques de piedras, aprovechando arroyadas torrenciales en surco, en las pendientes laderas de la cabecera del valle, lo que les dala apariencia de ríos de piedras. Dichos bloques son por lo general de gran tamaño, angulosos y no presentan estratificación.

Los depósitos aluviales cubren gran parte del fondo del valle, sirviendo de base a la zona de prados. Están constituidos por materiales finos, cortados en la actualidad por el encajamiento de los ríos.