Teritorija ir izvietojusies Gaujavas zemienē, Gaujas senlejas nogāzē, Gaujas labajā krastā.
Ķūķu iezī atsedzas vidējā devona Živetas stāva Gaujas svītas smilšakmeņi un mālainie nogulumi, augšdaļā - augšējā devona Franas stāva Amatas svītas smilšakmeņi. Ģeoloģiskā griezuma apakšdaļā Gaujas svītas smilšakmeņi veido no upes redzamās, krāšņās klintis ar augstumu līdz aptuveni 15 m un ar kopējo garumu 570m. Ķūķu iezī klintīs kraujas apakšdaļā atrodas divas alas (Ķūķu Lielā ala – līdz 22 m gara un Nepieejamā ala) un atsevišķas nišas. Teritorijā starp Ķūķu un Ēdernieku klintīm ir neliels avots ar debitu 0,4 L/sek. Avots tek arī no Ķūķu Lielās alas.
Smilšakmeņus pārsedz mālainie nogulumi, kuru izplatības apgabalā (Ķūķu ieža kraujas vidusdaļā) ir slīpa virsma un plaša lielu noslīdeņu attīstība. Literatūrā ir atzīmēts, ka mālainās slāņkopas augšdaļā šeit ir pelēkie, treknie māli, kas raksturīgi Lodes svītai, kur Gaujas svīta kopā ar Lodes svītu tiek izdalītas kā Gaujas reģionālais stāvs. Lodes svītas māli ir plaši pieejami Liepas (Lodes) māla karjerā un Ķūķu iezī ir vienīgais šī mālu paveida dabiskais atsegums Latvijā. Devona griezumu augšdaļā noslēdz Amatas svītas smilšakmeņi un mālainie nogulumi, kas sastopami līdz 4 m augstos atsegumos. Vēl augstāk ieguļ kvartāra glacigēnie nogulumi (morēna), kas atsedzas līdz 5 m augstos atsegumos. Gaujas svītas smilšakmeņos var novērot labi izteiktas erozijas kanālu virsmas. Šo kanālu aizpildījumus veido mālainie un smilšainie nogulumi. Uz smilšakmeņu slīpajiem slānīšiem vietām var novērot daudz mālainu kārtu, mazliet arī plūdmaiņu kopas, kas liecina par visai izteiktu plūdmaiņu procesu darbību. Pēdējā no minētajām nav raksturīga Gaujas svītai.
Teritorijas ieži ir daļa no vidējā devona Živetas stāva Gaujas svītas stratotipa atsegumiem. Gaujas reģionālā stāva augšdaļas un Amatas svītas apakšdaļas nogulumos Ķūķu iezī ir atklātas daudzveidīgas devona mugurkaulnieku atliekas, tādēļ šī ģeovieta ir vērtīga arī no paleontoloģijas viedokļa. Atsevišķās fosforīta konkrēcijās Lodes svītas mālos atrastas lapkājvēžu (Conchostraca) čaulīšu fosīlās atliekas. Ķūķu klintis ir viens no atsegumiem, kas atzīti par Gaujas svītas stratotipu.
Devona Gaujas svītas smilšakmeņiem ir raksturīgs muldveida slīpslāņojums (zemūdens grēdas), dubultais slīpslāņojums un krokots slāņojums. Ir novērojamas būtiskas, vairāku desmitu metru attālumā izsekojamas erozijas virsmas, kuras krīt aptuveni dienvidu-dienvidrietumu virzienā, un līdzīgs kritums raksturīgs visai šī vecuma smilšakmeņu slāņkopai. Pārsedzošie Gaujas reģionālā stāva augšdaļas (Lodes svītas) mālainie nogulumi ieguļ tuvu horizontālam sagulumam, taču to uzbūvi ir grūti raksturot noslīdeņu dēļ. Amatas svītai raksturīga smilšakmeņu un mālaino nogulumu slāņmija. Ģeoloģisko griezumu kraujas augšā noslēdz glacigēnie nogulumi.
Gaujas svītas smilšainie nogulumi ir veidojušies seklā baseinā, spēcīgu ūdens straumju ietekmē. Smilts uzkrājusies pa kanāliem migrējošās zemūdens grēdās un Ķūķu klintīs plaši novērojamās erozijas virsmas atbilst šo kanālu pamatnei. Sedimentācijas baseins tolaik, domājams, bijusi plūdmaiņu ietekmēta delta. Lodes svītas nogulumi tiek interpretēti kā deltas zemūdens nogāzes veidojumi. Amatas svītas smilšainie nogulumi ir veidojušies plūdmaiņu ietekmēta estuāra ietekmē. Akmeņainā mālsmilts griezuma augšā ir pleistocēna glacigēnie (ledāja) veidojumi.
Tieši atseguma piekājē Gaujā pār laukakmeņu sakopojumiem ir izveidojušās Ķūķu krāces. Teritorija ir ļoti populāra kā tūrisma objekts un to var aplūkot no Gaujas kreisā krasta vai laivas.
Dabas pieminekļa teritorijā atrodas Eiropas Savienības aizsargājamie biotopi: smilšakmens pamatiežu atsegumi (8220), upju straujteces un dabiski upju posmi (3260), nogāžu un gravu meži (9180*), veci vai dabiski boreālie meži (9010*).
Smilšakmeņu klintis kraujas apakšdaļā ir labā stāvoklī, ko sekmē aktīvā Gaujas erozija. Ģeoloģiskā griezuma augšējā daļa ir aizaugusi un aizbirusi vai iekļauta noslīdeņu veidojumos. Aktīva noslīdeņu attīstība Ķūķu iezī un krasta atkāpšanās turpinās arī pēdējos gados.
Augstās kraujas un smilšakmeņu klintis pie upes līmeņa veido unikālu, skaistu ainavu, kas ir skatāma no Gaujas kreisā krasta, vai arī braucot ar laivu. Lielisks skats uz Gaujas ieleju paveras no Ķūķu klinšu augšdaļas. Augšup pa upi no dabas pieminekļa abos Gaujas krastos atrodas vēl citi Gaujas svītas smilšakmens atsegumi – Ēdernieku klintis un Leimaņu iezis.
