Der Teilabschnitt Sedrun beinhaltet den Vortrieb durch das Tavetscher Zwischenmassiv sowie durch Teile des Aar- und des Gotthard-Massives. Die Ursprünge des Aar- und des Gotthard-Massives gehen bis mehrere 100 Millionen Jahre zurück. Die Massive bestehen aus mehrfach durch Druck- und Temperaturerhöhungen umgewandeltem, sogenanntem Altkristallin (vorwiegend Gneise) und aus vor ca. 300 Millionen Jahren eingedrungenen Granitkörpern.

Das Tavetscher Zwischenmassiv setzt sich aus sehr unterschiedlichen Gesteinen zusammen: Gneise wechseln mit weichen Phylliten und Schiefern ab und ergeben eine steilstehende, sandwichartige Abfolge weicher und harter Gesteine. Dieses Massiv ist zwischen dem Aar- und dem Gotthardmassiv eingeklemmt. Es erfuhr im Zuge der alpinen Gebirgsbildung vor allem im nördlichen Teil starke Deformationen und wurde teilweise "verschluckt".

Südlich des Tavetscher Zwischenmassivs befindet sich die Urseren-Garvera-Zone, welche aus mehr oder weniger stark deformiertem Sedimentgestein besteht. Diese Meeresablagerungen (ca. 66 bis 245 Mio. Jahre alt) bedeckten ursprünglich als Sediment das Gotthard-Massiv. Als Folge intensiver tektonischer Bewegungen während der Gebirgsbildung wurde dieses Gestein wie ein Keil zwischen dem Tavetscher Zwischenmassiv und dem Gotthard-Massiv eingeklemmt.

Die intensiven Wechselfolgen von weichen und härteren, zum Teil tektonisch zerbrochenen kristallinen Gesteinen im Tavetscher Zwischenmassiv stellen für die Tunnelbauer die grösste Herausforderung beim Bau des Gotthard-Basistunnels dar.