Dabas pieminekli veido krāšņi vidējā devona Živetas stāva Gaujas svītas smilšakmeņi, vairākas nišas un alas, kā arī liela grava ar sāngravām un smilšakmeņu atsegumiem. Tītmaņu ieža atsegumu joslas kopējais garums ir 520 m, bet lielajā gravā un tās sāngravās esošo atsegumu kopējais garums ir vēl aptuveni 120 m. Kraujas augstums ir līdz pat 50 m, bet atsevišķo atsegumu augstums sasniedz 20 m.
Tītmaņu iezis ir samērā augstas un platas vidējā devona Gaujas svītas smilšakmeņu klintis ar bagātīgu Gaujas svītas iežiem raksturīgu tekstūru kompleksu, t. sk. labi izteiktas erozijas virsmas un atšķirīgus slīpslāņojuma veidus. Unikāla ir lielā grava atsegumu joslas austrumu daļā. Tajā un tās sāngravās ir vairāki devona smilšakmeņu atsegumi. Tītmaņu iezī kopumā ir vismaz 7 alas un nišas, t. sk. lielā Līgotņu ala.
Iezis un tā apkārtne veido savdabīgu ainavu, ko nosaka atsegumu izvietojums ar kokiem apaugušajā vecupes ezeriņu krastā, kā arī tajos esošās alas. Mežonīga ainava ir raksturīga lielajai gravai un tās sāngravām.
Gaujas svītas smilšakmeņi Tītmaņu iezī ir līdzīgi citiem plaši izplatītajiem šīs svītas nogulumiem – tajos dominē muldveida slīpslāņojuma tekstūras, retāk vērojamas biezas slīpslāņotās sērijas. Ir raksturīgas vairākas erozijas virsmas. Uz tām un slīpajiem slānīšiem vietām var novērot māla saveltņus. Atsevišķos gadījumos uz slīpajiem slānīšiem var novērot mālainas un vizlainas kārtiņas, kas liecina par plūdmaiņu darbību.
Tītmaņu ieža atsegumu joslai var nodalīt vairākus posmus. Rietumu posmā klintis ir salīdzinoši zemas. Virzienā uz austrumiem klintis vairs nav izsekojamas pie vecupes, to pamatne ir aptuveni 10 m virs tās; klintis ir 2 pakāpēs. Klinšu maksimālais augstums atsegumu joslas centrālajā daļā abās pakāpēs kopā sasniedz pat 20 m un, iespējams, vairāk.
Atsegumu joslas centrālajā daļā ir kopskaitā 4 alas un nišas. Ievērojamākā no tām ir Līgotņu ala. Tās ieeja atrodas 1,7 m virs klinšu augšējās pakāpes pamatnes. Alas garums ir 16 m.
Ievērības cienīgs veidojums atsegumu joslas centrālajā daļā ir arī īsa, bet plaša un samērā dziļa grava. Gravas abās malās ir līdz 20 m augsti smilšakmeņu atsegumi. 30 m uz austrumiem no šīs gravas ir gals vēl vienai, krietni lielākai, dziļai un mežonīgai gravai, kuras garākā zara garums ir 400 m. Tai ir vairākas lielākas un mazākas sāngravas. Šajā gravā un lielākajās sāngravās ir vairāki Gaujas svītas smilšakmeņu atsegumi.
Gaujas svītas smilšainie nogulumi ir veidojušies seklā baseinā, spēcīgu ūdens straumju ietekmē. Smilts uzkrājusies pa kanāliem migrējošās zemūdens grēdās, taču attīstījušās arī piegultnes sēres vai vidussēres.
Sedimentācijas baseins tolaik, domājams, bijusi plūdmaiņu ietekmēta delta.
Dabas pieminekļa teritorijā spilgti izpaužas tādi mūsdienu ģeoloģiskie procesi kā gravu erozija, bet alas ir veidojušās sufozijas procesa darbības rezultātā.
Dabas pieminekļa teritorijā atrodas Eiropas Savienības aizsargājami biotopi - smilšakmens atsegumi (8220), netraucētas alas (8310), nogāžu un gravu meži (9180*).
