Největší část jeho území je tvořena prvohorními horninami, které jsou na vrcholu, severních a východních svazích překryty třetihorním výlevem čediče a usazeninami sopečného popela a pum, neboť před 6 až 4 milióny let býval činnou sopkou. Na jihozápadním až severozápadním svahu se nacházejí kry prvohorních sedimentů. Západní strana je tvořena především druhohorními svrchnokřídovými cenomanskými pískovci, které byly v období třetihor rozlámány do několika ker a vyzdviženy do současné podoby.

V roce 1985 bylo na západním svahu vrchu vyhlášeno chráněné území o rozloze 162,8 ha. Základem pro vyhlášení národní přírodnípamátky byly sopečné výlevy spolu s cenomanskými pískovci. Od roku 2002 se stal Kozákov součástí rozšířené Chráněné krajinné oblasti Český ráj. Český ráj včetně Kozákova se 5. října 2005 stal součástí sítě evropských geoparků a zároveň tedy i geoparkem UNESCO.