La majeure partie de son territoire, au nord et à l'est, se situe, en Ségala et en Xaintrie, sur des terrains métamorphiques d'âge primaire du Massif central (gneiss, micaschistes, leptynites…), aujourd'hui boisés. Elle s'élève, avec des profils très accidentés, à des altitudes de plus de 400 m au-dessus de La Teulière, et encore à près de 300 m au Pech de Salgues qui domine le Bourg, ou à Soupe-fraîche : ainsi, Gagnac est classé en zone de montagne.
 
A son entrée dans la commune, au niveau du barrage EDF de Brugales, la Cère achève de traverser ces terrains, et, après un dernier resserrement au niveau du Port, sa vallée jusque là profonde s'élargit avant son confluent proche avec la Dordogne.
 
A l'ouest de la commune, les premiers terrains secondaires du Bassin aquitain sont, à des altitudes comprises entre 140 m (celle des rivières) et 230 m, presque totalement recouverts par des alluvions quaternaires. Les plus récentes forment le fond des vallées, les plus anciennes des terrasses plus élevées comme à La Bénéchie et La Vaysse, ou encore à Laraufie. Cette partie aquitaine de la commune, qui reste davantage vouée à l'agriculture et à l'élevage, s'ouvre aujourd'hui à l'industrie avec l'extension de la zone d'activités de Biars-Gagnac, un des principaux centres industriels du Lot.