A l’est, damunt el Llobregat, és format per dos blocs paleozoics, turons boscats que rarament ultrapassen els 250 m (puig Enclí, 345 m) a causa d’una potent falla que, a més d’orientar el curs del riu, enfonsà els blocs de la dreta. El bloc de Martorell, fallat també al nord (falla aprofitada per l’Anoia), és separat del de Sant Vicenç dels Horts — Gavà per una faixa de roques del Triàsic inferior que cobreixen, a ponent, el Paleozoic de gresos i de pinyolenc vermells del primer graó del bloc mesozoic del castell de Sant Jaume (369 m) al d’Eramprunyà (389 m). El segon graó, del Triàsic mitjà, sosté damunt cingleres, planells i cubetes, com la de Begues (450 m, enfonsada al centre fins a 360), veritable pòlie càrstic emplenat de terra rossa. El tercer graó, el més alt, és compost de calcàries i de dolomies del Cretaci amb materials miocènics agregats que recobriren la falla que abans del plegament alpí separava el massís de la depressió del Penedès; aquests materials cretacis formen la part més alta: la Creu de l’Aragall (549 m), les Agulles (552 m), la Morella (595 m), serra del Cupol (616 m), penya Blanca (535 m), al Baix Llobregat, i, al límit amb el Penedès, puig Bernat (616 m), roc de Forrellac (628 m), puig d’Agulles (653 m), Montau (658 m) i Montcau (641 m), ja dins l’Alt Penedès. A ponent l’altitud minva fins als 227 m de la serra del Mig, a Calafell. Aquest sector constitueix el carst més important i complex dels Països Catalans; iniciat abans del Pliocè, hi ha avencs morts que assoleixen una gran profunditat: dels Esquirols (180 m, a Begues), de l’Esquerrà (205 m, a Oleseta), de la Ferla (181 o 231 m, a Begues). Seguí una etapa de circulació epigea, en la qual s’excavaren les valls amb dolines o bòfies on es concentren els escassos pobles de l’interior del massís. Al Quaternari s’inicià el cicle càrstic actual, que manté una activa circulació hipogea: sots o fondos, capçaleres de rieres afluents del Llobregat, de l’Anoia o del riu de Foix o directament a la mar (riera de Ribes) i també rius subterranis que desguassen per un sifó a les costes (la Falconera i l’Aigua Dolça). Al litoral alternen sectors de platges (Sitges, Vilanova, Calafell) amb espadats gairebé continus (costes de Garraf) i cales minúscules (Garraf, Vallcarca, Cunit). El 1986 hom aprovà la constitució del parc natural del Garraf, que ocupava 10 638 ha, bàsicament corresponents al massís de Garraf, però que també comprenia zones del Baix Llobregat i el Penedès. Hom sotmeté el massís del Garraf a un pla especial per tal de coordinar els diversos aspectes de restauració del patrimoni natural de la zona —degradat per l’abús que se'n féu fins l’any 2007 com a abocador de deixalles, per l’extracció de materials de la construcció, la instal·lació d’antenes i línies elèctriques, etc— amb una utilització racional. Després d’una nova ampliació (1999), la superfície protegida ha restat en 12 376 ha, repartides entre els municipis d’Avinyonet del Penedès, Begues, Castelldefels, Gavà, Olesa de Bonesvalls, Olivella, Sant Pere de Ribes, Sitges i Vilanova i la Geltrú. Al desembre de 2002 hom hi inaugurà un centre d’art a la masia de Vallgrassa (Begues).