Dalen er de fleste steder kendetegnet ved stejle dalsider, der i den vestlige del af dalen indrammer en smal og bugtet dalbund med Bygholm Å og i den østlige del af dalen indrammer Bygholm Sø.
Geologisk dannelse og terræn
Bygholm Ådal er en erosionsdal, som blev dannet i slutningen af sidste istid. Da en gletsjertunge fra den Ungbaltiske Is gled ind gennem Horsens Fjord, delte den sig i to. Den ene tunge gled mod sydvest mod Uldum, og i bunden af den enorme terrænlavning, som gletsjertungen prægede ind i landskabet, ligger Bygholm Ådal.
Da gletscheren var smeltet væk fra området, lå der stadig brudstykker af isen tilbage i de omgivende landskaber. Da denne is smeltede, strømmede vandet mod terrænlavningen og eroderede ådalen ned i terrænet i sin vej til Horsens Fjord.
Dalen fremstår i sin helhed som en smal og meget bugtet struktur gennem landskabet, der markeres af høje, stejle dalsider. Det afspejler, at smeltevandets afstrømning har haft stor kraft. I den østlige del af dalen breder dalen sig en smule ud.
Jordart
I den smalle dalbund er jordarten domineret af ferskvandssand (FS), der er aflejret efter istiden, og desuden ses der ferskvandssand (TS) fra slutningen af istiden. I den østlige del af dalen er smeltevandssand (DS) udbredt på dalsiderne.
Dalen er eroderet ned i et terræn, hvor der også findes moræneler (ML). Denne jordart præger dalsiderne.
Hydrologiske forhold
I den smalle dalbund er jordarten domineret af ferskvandssand (FS), der er aflejret efter istiden, og desuden ses der ferskvandssand (TS) fra slutningen af istiden. I den østlige del af dalen er smeltevandssand (DS) udbredt på dalsiderne.
Dalen er eroderet ned i et terræn, hvor der også findes moræneler (ML). Denne jordart præger dalsiderne.