Der Große und der Kleine Gamsberg liegen innerhalb der Randstufe (Great Escarpment), die das südafrikanische Hochplateau von dem im Westen anschließenden Namib-Tiefland trennt. Die Ostseite des bis auf 2347 m (Kleiner Gamsberg: 2326 m) ansteigenden gewaltigen Gebirgsmassivs, ragt 450 m über das Hochplateau hinaus; im Westen fällt es, wild zerklüftet, etwa 1100 m zu den Ausläufern der Namibebene hinab. Der größte Teil der beiden Berge besteht aus etwas verschiefertem roten Granit; dieser wird von einer horizontal gelagerten, etwa 25 m dicken Quarzitplatte überlagert, welche dem Gamsberg und seinem kleinen Nachbarn die in diesem Teil des Landes ungewöhnliche und deshalb so auffällige Gestalt von Tafelbergen verleiht.