Posteriormente es durante el Cámbrico medio y el comienzo del Ordovícico, cuando se produce una etapa de plegamiento de los materiales ya emergidos, el territorio está fuera del mar y se produce una intensa erosión de estos fondos marinos expuestos a la intemperie.

Durante el Ordovícico y el Silúrico el mar vuelve a invadir la tierra (trasgresión marina) e inunda de nuevo estos territorios, depositando sedimentos sobre las rocas sumergidas. Este fenómeno es fácilmente observable en el paraje del “Boquerón del río Estena”. De nuevo se van sumergiendo la tierra, y se van depositando primero los sedimentos de grano más grueso (cuarcitas armoricanas) y al final de la inmersión, cuando la profundidad es muy elevada se depositan barros finos que tras el proceso de mitificación darán las actuales pizarras negras materiales y procesos que se observan en este paraje cerca de Navas de Estena.

Estos Materiales debido a su origen marino, presentan importantes yacimientos paleontológicos donde encontramos 250 especies de algunos de los primeros habitantes del planeta Tierra: trilobites , cefalópodos, graptolitos , braquiópodos, moluscos, equinodermos, bivalvos y que conformaban los ecosistemas de hace 500 millones de años. Durante la Orogenia Hercínica (400 m.a.) hay un plegamiento de los sedimentos y una emersión de los fondos marinos que ya nunca más volvieron a sumergirse bajo el mar.

Desde entonces la elevada cordillera de los Montes de Toledo con varios miles de metros de altura comenzó a erosionarse y a perder altura hasta la situación actual. En esta época tras miles de años de erosion, se dan los fenómenos de intrusión y aparecen otros materiales como granitos y metamorfismo que cambian el paisaje y son lo responsables de muchos de los yacimientos de diversos minerales encontrados en la zona de Cabañeros.

Hace menos de un millón de años, durante el periodo denominado por los geólogos como Villafranquiense, se dio un periodo continental, con importantes variaciones climaticas de finales del terciario y comienzo del cuaternario, y con una antigüedad de 2 millones de años, con clima seco y frío con largos periodos de lluvias torrenciales que fueron el origen de las grandes acumulaciones de cantos rodados y arcillas que poc a poco fueron colmatando los valles entre las formaciones montañosas de estos macizos montañosos, y que en la actualidad, constituyen el paisaje denominado en la zona rañas. Esta llanuras con escasa pendiente, de cantos rodados, origina zonas encharcadas con el agua de los arroyos. El paisaje de Cabañeros queda por tanto formado como un relieve “apalachense”, en el que se alternan las sierras con afloramientos de cuarcita armoricana, debido a la dureza y resistencia a la erosión que oponen estas unidades paleozoicas, y en primer termino las denominadas rañas.

En esta misma época durante el cuaternario, en Cabañeros, apareció fauna que hoy en día podemos equipararla a la sabana africana, con mastodontes como el encontrado en las rañas del sur de Cabañeros y del que hoy en día se puede contemplar su cabeza y cornamenta en el Centro de Visitantes de “Casa Palillos”. Posteriormente, se formaron las actuales pedrizas y canchales en episodios de clima frío seco, donde los hielos propiciaban la fractura de la cuarcita por gelifracion, quedando amontonados los fragmentos ladera abajo.

También existió una fase geológica, en la que los relieves existentes reactivados durante la Orogenia Alpina (ya en la Era Terciaria), reactivaron antiguas fallas, en algunos puntos concretos. Testigos de esta dilatada denudación son las superficies de erosión escalonadas, que coronan el macizo montañoso del Chorito, formando cumbres cercanas a los 1.000 m. Solo superadas al noroeste del Parque por algunas hombreras erosivas que corresponden a un segundo nivel de cumbres muy bien desarrollado en las sierras de San Pablo y Navahermosa con 1.200 m. Del mismo emergen los relieves de Rocigalgo y Calamocho (hacia los 1.400 m.).

Desde el punto de vista hidrográfico, Cabañeros se enmarca dentro de las cuencas de dos ríos afluentes del rio Guadiana por su margen derecha: el río Bullaque y el río Estena. El primero circula sobre la raña, sobre depósitos del cuaternario y sin apenas incidirla y sin generar un valle estable, mientras que el segundo río aparece fuertemente encajonado en un surco intramontañoso cuya incisión se suma al relieve, de por sí accidentado, en la zona mas occidental de estos montes, el río Estena.

Ambos ríos junto con los diversos arroyos y lagunas estacionales marcan la hidrología del parque nacional de cabañeros y se encuentran condicionados por las condiciones climáticas, produciendo crecidas importantes en los meses otoñales e invernales, que hacen difíciles los pasos de sus riberas por las ocasionales crecidas, sobre todo en la zona norte del parque, y que durante los meses de estío en cambio, pueden llegar a ver reducido sustancialmente sus cauces.