Η ζώνη αυτή αποτελεί τη βορειότερη γεωμορφολογική ενότητα της Κύπρου και αποτελείται από μια στενή και κρημνώδη σειρά βουνών, που αναδύεται απότομα από το περιβάλλον ανάγλυφο και εκτείνεται από τον Κορμακίτη στα δυτικά μέχρι τον Απόστολο Ανδρέα στα ανατολικά. Οι κορυφές της οροσειράς βρίσκονται σε υψόμετρο μεταξύ 700 και 1024 μέτρων με ψηλότερη αυτή του Κυπαρισσόβουνου. Προς βορρά, η οροσειρά αυτή χωρίζεται από τη θάλασσα με μια στενή πεδιάδα πλάτους μέχρι 5 χιλιομέτρων. Στα νότιά της εκτείνεται η πεδιάδα της Μεσαορίας.
Οι τρεις αρχαιότεροι γεωλογικοί σχηματισμοί είναι οι Σχηματισμοί του Αγίου Ιλαρίωνα, του Συγχαρίου και του Δικώμου, οι οποίοι αποτελούν και τις κύριες ασβεστολιθικές μάζες της οροσειράς. Οι ανθρακικές αυτές μάζες σχηματίστηκαν σε αβαθή νερά στα κράσπεδα μιας ηπείρου που πιστεύεται ότι προϋπήρχε στα νότια της Κύπρου και της οποίας οι βορειότερες παρυφές απεκόπησαν κατά το Τριαδικό (220 εκατομμύρια χρόνια) και κατακερματίστηκαν σε κομμάτια μήκους αρκετών εκατοντάδων χιλιομέτρων. Τα ηπειρωτικά αυτά κομμάτια διαχωρίστηκαν από ένα νεοσχηματισθέντα ωκεανό, που γεωλογικά ονομάζεται Τηθύς. Το μεγαλύτερο τμήμα του ωκεανού αυτού καταστράφηκε στην χρονική περίοδο μεταξύ 90 έως 10 εκατομμύρια χρόνια από σήμερα. Στις πλείστες περιπτώσεις τα ηπειρωτικά κομμάτια συγκολλήθηκαν σε πολύ νεότερα ιζήματα και δημιούργησαν το γεωλογικό μωσαϊκό, που χαρακτηρίζει την γεωλογία της Ελλάδας και της Τουρκίας. Η Κύπρος αποτελεί τη νοτιότερη παρυφή του μωσαϊκού αυτού, όπου οι ασβεστόλιθοι της ζώνης της Κερύνειας ωθήθηκαν νότια στη σημερινή τους θέση πριν από 10 εκατομμύρια χρόνια. Είναι γνωστοί ως αλλόχθονα πετρώματα, όρος που χρησιμοποιείται για οποιοδήποτε πέτρωμα που δεν βρίσκεται στη θέση του σχηματισμού του, αλλά σε άλλη στην οποία μετακινήθηκε λόγω τεκτονικών κινήσεων. Οι σχηματισμοί του Αγίου Ιλαρίωνα, του Συγχαριού και του Δικώμου σχηματίζουν μια σειρά από παχυστρωματώδεις ασβεστόλιθους, οι οποίοι επωθήθηκαν νοτιότερα πάνω στα αυτόχθονα νεότερα θαλάσσια ιζήματα που είναι γνωστά ως οι σχηματισμοί της Λαπήθου, Καλογραία - Άρδανα και Κυθρέας. Εντυπωσιακές και συνεχείς εμφανίσεις των πιο πάνω ασβεστολίθων απαντούνται στο κεντρικό τμήμα της οροσειράς, ενώ στο ανατολικό τμήμα απαντούνται ασβεστόλιθοι της Καντάρας υπό μορφή ολισθολίθων πάνω στα νεότερα ιζήματα.
Οι Ασβεστόλιθοι της Καντάρας απαντούνται στο ανατολικότερο τμήμα της οροσειράς μεταξύ Λευκονοίκου και Επτακώμης. Οι μεγαλύτεροι έχουν πλάτος και πάχος της τάξης των 200 μέτρων και μήκος 1.5 χιλιομέτρου. Το ασβεστολιθικό πέτρωμα είναι συμπαγές σκληρό και λεπτόκοκκο, χρώματος καστανού έως καστανοκίτρινου και χωρίς ενδείξεις επηρεασμού από τεκτονισμό. Μερικοί ολισθόλιθοι, με βάση τα απολιθώματα που περιέχουν, είναι Περμίου ηλικίας (280 - 230 εκατομμύρια χρόνια), ενώ κάποιοι άλλοι δυνατό να είναι διαφορετικής ηλικίας, αποτελόντας τα παλαιότερα πετρώματα της Κύπρου.
Ο σχηματισμός του Δικώμου αποτελείται από παραμορφωμένους λεπτοστρωματώδεις ασβεστολίθους, μερικές φορές μαρμαρυγιούχους, μαζί με ενστρώσεις γκρίζων και πράσινων φυλλιτών. Το μέσο πάχος των στρωμάτων κυμαίνεται από μερικά χιλιοστόμετρα μέχρι και τρία μέτρα. Τα στρώματα έχουν συνήθως μαύρο χρώμα με φλεβίδια ασβεστίτη, αναφέρονται όμως και εμφανίσεις με άσπρο και κίτρινο χρώμα. Τα πετρώματα του σχηματισμού αυτού θεωρούνται ότι αντιπροσωπεύουν τη βάση της σειράς των μεσοζωϊκών ασβεστολίθων. Η επαφή τους με τα υπερκείμενα πετρώματα του Σχηματισμού του Συγχαριού είναι τεκτονική, γεγονός που καθιστά ασαφή τη στρωματογραφική συσχέτισή τους. Το πάχος του σχηματισμού κυμαίνεται από 20 μέχρι 100 μέτρα.
Ο σχηματισμός του Συγχαριού αποτελείται από συμπαγείς έως παχυστρωματώδεις δολομιτικούς ασβεστολίθους χρώματος ανοικτού έως σκούρου γκρίζου. Η υφή των πετρωμάτων ποικίλει από λεπτόκοκκη μέχρι χονδρόκοκκη κρυσταλλική, ανάλογα με το βαθμό του τεκτονικού επηρεασμού τους. Κατά μήκος των ρηγμάτων και των ζωνών επώθησης τα πετρώματα είναι έντονα κατακερματισμένα και δύσκολα αναγνωρίζονται. Οι έντονα θρυμματισμένες ζώνες παρουσιάζουν εμφάνιση χονδρόκοκκου ψαμμίτη με χαμηλό βαθμό συγκόλλησης. Όπου τα πετρώματα είναι αδιατάρακτα παρουσιάζουν μια λεπτόκοκκη πορσελανοειδή υφή και δίδουν την εντύπωση λιθογραφικού ασβεστολίθου. Λεπτές τομές του ασβεστολίθου δείχνουν ότι το πέτρωμα περιέχει μικρά λεπτοκελυφώδη οστρακοειδή μεσοζωϊκής ηλικίας. Η παρουσία των οστρακοειδών αυτών υποδηλώνει περιβάλλον απόθεσης σε αβαθή και υφάλμυρα νερά. Στο κεντρικό τμήμα της οροσειράς της Κερύνειας ο σχηματισμός απαντάται σχεδόν αποκλειστικά κατά μήκος της νότιας πλαγιάς. Με βάση τα απολιθώματα που περιέχει, την στρωματογραφική του θέση και τις εμφανίσεις σε γειτονικές χώρες, η ηλικία του θεωρείται Ιουρασική (200 - 140 εκατομμύρια χρόνια).
Ο σχηματισμός του Αγίου Ιλαρίωνα αποτελείται από μεσοστρωματώδεις έως φυλλώδεις συμπαγείς ασβεστολίθους, οι οποίοι υπέστησαν πολύ χαμηλού βαθμού μεταμόρφωση. Το χρώμα των πετρωμάτων αυτών είναι συνήθως γκριζογάλαζο μερικές δε φορές και λευκό. Οι λευκοί ασβεστόλιθοι απαντούνται στους ανώτερους ορίζοντες του σχηματισμού και είναι συνήθως φυλλώδεις. Οι κατώτεροι ορίζοντες είναι ως επί το πλείστο γκριζογάλαζοι και μεσοστρωματώδεις. Μέσα σ΄ αυτούς τους κατώτερους ασβεστόλιθους βρίσκονται μικρές επιμήκεις και σωληνοειδείς μάζες του φύκους Cladocoropsis, ιουρασικής ηλικίας (200 - 140 εκατομμύρια χρόνια). Αυτά είναι τα μοναδικά απολιθώματα που έχουν αναγνωριστεί, παρ’ όλο που άλλες σωληνοειδείς μορφές πιθανό να αντιπροσωπεύουν μη ευδιάκριτα κατάλοιπα κοραλλίων. Οι ασβεστόλιθοι του σχηματισμού αυτού είναι κατά τόπους διαρρηγμένοι και θρυμματισμένοι, αλλά κατά κανόνα είναι λιγότερο τεκτονισμένοι από τους ασβεστόλιθους του σχηματισμού του Συγχαριού. ΄Οπου είναι δυνατό να παρατηρηθεί το πάχος του σχηματισμού κυμαίνεται από 100 μέχρι περίπου 200 μέτρα. Η ηλικία του σχηματισμού με βάση την παρουσία του προαναφερθέντος απολιθώματος, την στρωματογραφική θέση του σχηματισμού και τον ευρύτερο συσχετισμό με παρόμοια πετρώματα γειτονικών χωρών θεωρείται Ιουρασική έως κατώτερη Κρητιδική (200 - 130 εκατομμύρια χρόνια).
Η ενότητα μεταπίπτει προς τα πάνω στον σχηματισμό της Λαπήθου, με υποκίτρινες ανακρυσταλλωμένες κρητίδες και λατυποπαγή, κόκκινους και ροδόχροους αργιλικούς σχιστόλιθους καθώς και σε κρητίδες με κερατόλιθους. Παρατηρούνται επίσης παρεμβολές ροών προσκεφαλοειδών λαβών, όμως η παρουσία τους είναι μικρότερη παρά στο κατώτερο μέλος. Τα λατυποπαγή είναι τοπικά και έχουν πάχος μέχρι 200 μέτρα. Από το Ανώτερο Κρητιδικό (67 εκατομμύρια χρόνια) μέχρι το Ηώκαινο (38 εκατομμύρια χρόνια) τα ιζήματα του σχηματισμού της Λαπήθου στην οροσειρά της Κερύνειας υπέστησαν σοβαρή διατάραξη και παραμόρφωση πριν από την εναπόθεση των κλαστικών ιζημάτων, τα οποία αναφέρονται ως σχηματισμός Καλογραίας - Αρδάνων και που μερικώς αντιστοιχούν χρονολογικά με τον σχηματισμό των Λευκάρων. Η ιζηματογένεση του σχηματισμού της Λαπήθου τερματίζεται στην κορυφή του μέλους αυτού όπου απουσιάζουν τα νεώτερα πελαγικά ιζήματα.
Ο σχηματισμός της Καλογραίας - Αρδάνων παρουσιάζει εκτεταμένη ανάπτυξη στη περιοχή των χωριών Καλογραίας και Αρδάνων. Αναπτύσσεται από το Μπέλλαπαϊς μέχρι τη Γιαλούσα. Ο σχηματισμός επικάθεται με εμφανή ασυμφωνία πάνω στα έντονα διαταραγμένα ιζήματα του σχηματισμού της Λαπήθου ή άλλων σχηματισμών της γεωτεκτονικής ζώνης της Κερύνειας. Ο σχηματισμός ξεκινά με ένα παχύ ανακρυσταλλωμένο λατυποπαγές βάσης, αποτελούμενο από γωνιώδη κυρίως τεμάχια παλαιοτέρων ασβεστόλιθων, κρητίδων και λαβών μέσα σε μια ασβεστούχα μάζα. Μεταξύ των άλλων πετρωμάτων το λατυποπαγές δυνατό να περιέχει και θραύσματα αμφιβολιτών, μαρμαρυγιακών σχιστολίθων και σχιστολίθων με τάλκη. Τα λατυποπαγή διαδέχονται προς τα πάνω ασβεστούχες φάσεις ιζηματογένεσης, ενώ ο ανώτατος ορίζοντας αποτελείται από φλύσχη που αντιπροσωπεύει αμμούχες φάσεις. Οι ασβεστούχες φάσεις αποτελούνται από αμμούχες μάργες, μαργαϊκές κρητίδες και κρητίδες εναλασσόμενες με λατυποπαγή πού προέρχονται από ακατέργαστα ασβεστολιθικά θραύσματα ενσωματωμένα σε μάργες. Οι αμμούχες φάσεις είναι φλύσχης που αποτελείται από εναλλασσόμενα στρώματα χονδρόκοκκων άμμων, ψαμμιτών και μαργών με συχνές ενστρώσεις άσπρου ασβεστολιθικού λατυποπαγούς. Άλλο χαρακτηριστικό του σχηματισμού Καλογραίας - Αρδάνων είναι ο μεγάλος αριθμός διαφόρων ολισθόλιθων από ασβεστόλιθους της Καντάρας. Το μέγιστο πάχος του σχηματισμού υπολογίζεται σε 670 μέτρα και η ηλικία του τοποθετείται στο Ανώτερο Ηώκαινο (40 εκατομμύρια χρόνια).
Φαίνεται ότι κατά την περίοδο αυτή στις βορειότερες παρυφές της γεωτεκτονικής ζώνης του Τροόδους υπήρχε μια επιμήκης τάφρος με διεύθυνση ανατολή-δύση. Κατά μήκος των νοτίων ορίων της τάφρου αυτής γινόταν απόθεση ασβεστούχων ιζημάτων, ενώ στα βόρεια όρια της, που ήταν ασταθή και ευμετάβλητα, περιοδικά γινόντουσαν μετακινήσεις υλικών λόγω βαρύτητας, που δημιούργησαν τους ολισθόλιθους και τα κλαστικά ιζήματα. Ταυτόχρονα, τυρβιδιτικά ρεύματα (ρεύματα βαρύτητας) έφεραν υλικά από τα ανατολικά και τα δυτικά της τάφρου σχηματίζοντας το φλύσχη. Γίνεται επίσης αντιληπτό ότι μικρά νησιά είχαν αναδυθεί στη θαλάσσια τάφρο που υπήρχε βόρεια στη θέση της σημερινής οροσειράς της Κερύνειας και στην οποία είχαν συγκεντρωθεί αμμούχα ιζήματα (φλύσχης) πάχους πάνω από 2.000 μέτρα. Κατά μήκος και των δύο πλαγιών της οροσειράς της Κερύνειας εμφανίζονται μεγάλου πάχους πτυχωμένοι ψαμμίτες, ιλυόλιθοι και μάργες, το πάχος των οποίων στην περιοχή του Λευκονοίκου υπολογίζεται σε 2,3 χιλιόμετρα. Τα πετρώματα αυτά, του σχηματισμού της Κυθρέας, γνωστά ως Φλύσχης της Κυθρέας, έχουν εναποτεθεί κατά το Μέσο Μειόκαινο μέσα στην επιμήκη τάφρο που υπήρχε βόρεια του Τροόδους. Στα νότια όρια της τάφρου ο φλύσχης συμπλέκεται με ιζήματα του Σχηματισμού της Πάχνας. Αν και δεν απαντώνται πετρώματα Ολιγοκαινικής και κατώτερης Μειοκαινικής ηλικίας στην οροσειρά της Κερύνειας, είναι πιθανόν ο Σχηματισμός της Καλογραίας-Αρδάνων να καλύπτει και αυτό το χρονικό διάστημα. Τα βόρεια όρια της τάφρου είναι κάτω από τη θάλασσα της Κερύνειας.
Το Φλύσχη της Κυθρέας διαδέχονται με συμφωνία κρητίδες και μάργες πάχους 120 μέτρων με στρώματα γύψου στην κορυφή τους. Στην οροσειρά της Κερύνειας ο σχηματισμός της Λαπάτσας και ειδικότερα οι ανώτεροι ορίζοντες του θα μπορούσαν να θεωρηθούν χρονικά ισοδύναμοι του Σχηματισμού της Καλαβασού. Είναι πιθανό τα πετρώματα αυτά που αναφέρονται ως Σχηματισμός της Λαπάτσας να αποτελούν το χρονικό ισοδύναμο του ασβεστολίθου της Κορωνιάς και Καλαβασού. Το Ανώτερο Μειόκαινο δεν χαρακτηρίζεται μόνο από την απόθεση εβαποριτών, αλλά είναι και η γεωλογική περίοδος που η οροσειρά της Κερύνειας επωθήθηκε στην σημερινή της θέση. Η επώθηση αυτή συνοδεύτηκε από την πτύχωση των Μειοκαινικών πετρωμάτων στην οροσειρά της Κερύνειας (σχηματισμός της Κυθρέας και σχηματισμός της Λαπάτσας) και διαρκεί μέχρι το Πλειόκαινο.