Dalen er de fleste steder kendetegnet ved stejle dalsider, der tydeligt markerer dalen i landskabet og indrammer en dalbund med søer, vandløb og lavbundsområder.
Geologisk dannelse og terræn
Bryrupdalens geologiske profil er i høj grad præget af sidste istid. Mens isen lå over området, blev smeltevand ført under isen i tunneldale, ud mod isranden, Hovedopholdslinjen, i vest. Tunneldale er ofte eroderet dybt ned i underlaget og efterfølgende fyldt helt eller delvist op med sedimenter. Bryrupdalen er et eksempel på en tunneldal, der er delvist fyldt op og derfor stadig optræder i landskabet som en tydelig dalstruktur.
Da isen smeltede, førte dalen smeltevand væk fra isen; i første omgang fortsat mod nordvest. Senere, da isen var smeltet væk fra dalen, er strømningsretningen vendt. Nu strømmede smeltevand ned i dalen fra det omgivende landskab og blev herfra ført til den nu opståede Gudenådal. Smeltevandet har på den måde påvirket dalens profil.
Det geologiske udtryk, som dalen har i dag, ændrer karakter nordvest for Ring Sø. Her er dalen langt de fleste steder kendetegnet ved stejle dalsider, der tydeligt markerer dalen som en struktur i landskabet. Mellem Ring Sø og Bondebjerg er dalbunden smal, men nord for Bondebjerg breder den sig ud og indikerer afstrømning væk fra den isrand, der i en periode havde ophold i dette område.
Omkring og sydøst for Ring Sø er dalbunden meget kuperet med mange små bakketoppe og markante terrænlavninger, bl.a. Ring Sø og Ring Sømose. Det afspejler, at isblokke lå tilbage i dalen som dødis i forbindelse med, at isen smeltede væk fra området. Det materiale, der blev ført med smeltevand i dalen, blev afsat på og omkring isblokkene. Da isen endelig smeltede væk, efterlod den terrænlavninger, der i dag afspejles i et kuperet terræn. Det giver dalen en kompleks profil, der ikke entydigt adskiller sig fra det omgivende landskab.
Dalens samlede struktur menes at være påvirket af bevægelser i jordskorpen. Det understøttes af, at Bryrupdalen, Mattrupdalen og Skjernådalen har næsten parallelle forløb i landskabet og er kendetegnet ved meget lige strækninger. Samtidig har alle dalene samstemmende ”knæk” med markante retningsskifte, der kan forklares med forkastninger i jordskorpen.
Jordart
I dalbunden er jordarten domineret af ferskvandssand (FS), der er aflejret efter istiden. I den nordlige del af dalen er ferskvandssand (TS) afsat af smeltevand desuden udbredt.
Fordi dalen er eroderet ned i et terræn domineret af især moræneler (ML) og i mindre grad smeltevandssand (DS), præger disse jordarter dalsiderne.
Hydrologiske forhold
Ådalen indeholder ikke et sammenhængende vandløb eller vådområde. De hydrologiske forhold optræder derfor på forskellig vis karaktergivende, men er alle steder knyttet til de søer og vandløb, der omgivet af lavbundsområder præger dalen.
Vandløbene i dalbunden er generelt reguleret i retlinjede forløb. Den centrale del af dalen er præget af tidligere mergelgravning med mange småsøer, der er omgivet af mose. I den sydlige del af området og nord for kommunegrænsen er dalen præget af større søer i terrænlavninger.
