Pétra étant une ville troglodyte située au milieu d'escarpements rocheux, la pierre est visible partout sur le site. Celle-ci est composée de grès, celui de Petra est composé d'une variété de formations rocheuses différentes, notamment le grès de Mujib, le grès de Qusayr 'Amra et le grès d'Umm Ishrin. Ces formations rocheuses ont été formées à partir de sable qui s'est déposé dans la région il y a des millions d'années, et elles ont été soumises à une variété de processus géologiques différents, tels que l'érosion et l'activité tectonique, car Pétra se trouve à la limite entre deux plaques qui coulissent: la plaque d'Arabie et la plaque d'Afrique.  Le grès de Petra  a finalement été compacté et cimenté par le poids des couches de roche sus-jacente et s'est organisé en strates qui offrent parfois des déclinaisons de couleurs chatoyantes (allant du jaune au violet en passant par le rose) renforcées par l'intensité de la lumière, particulièrement en fin d'après-midi.

On retrouve des types comparables de roches dans certaines zones isolées de l'Ouest américain, en particulier à Buffington Pocket au Névada.