La Carnia è area di grande interesse geologico: in questo territorio affiorano non solo i depositi più antichi dette Alpi italiane ina una sequenza completa, riccamente fossilifera, che testimonia il succedersi delle due orogenesi che hanno interessato questa zona. Ed il territorio di Paularo rispecchia appieno queste peculiarità. La sede comunale è posta all’interno di un’ampia conca, di origine glaciale, costituita prevalentemente da depositi della Formazione a Bellerophon del Permiano superiore (circa 250 milioni di anni fa) che deve il suo nome al classico fossile (un gasteropode) che vi si ritrova però con una certa rarità.

Risalendo il torrente Chiarsò si incontrano terreni via via più antichi: prima i depositi dell'Arenaria di Val Gardena, testimonianza di una fase di clima caldo con emersione e formazione di pianure aride. Più a Nord si incontrano rocce (sia sedimentarie che magmatiche) dal Carbonifero medio.inferiore (circa 320 milioni di anni fa) che segnano l'avvio della più antica orogenesi nota nel nostro territorio, quella Ercinica.

Ancora più antichi sono i calcari del Devoniano (circa 350 milioni di anni fa), in gran parie legati a depositi di mare profondo o a grandi corpi di scogliere (ad esempio il Monte Zermula). Questi ultimi sono ricchi di reperti fossili: coralli, gasteropodi, branchiopodi e trilobiti costituiscono le faune più comuni. I livelli della Formazione di Uqua, affioranti ad esempio presso Coserà Valbertad, costituiscono le rocce più antiche della Carnia e sono datati a circa 450 milioni di anni e contengono resti di brachiopodi, trilobiti e cistoidi. Nella vasta piana di Lanza affiora la nota successione Fermo-Carbonifera, depostasi circa 300 milioni di anni fa, immediatamente dopo l'orogenesi ercinica. Conserva una ricca fauna a brachiopodi e bivalvi e, soprattutto, interessanti reperti di vegetali, testimoniante giunte sino a noi delle lussureggianti foreste del Carbonifero.