Sa thạch đỏ cổ mô tả một hệ đá trầm tích đã lắng đọng trong nhiều môi trường khác nhau thời kỳ Devon nhưng trải rộng từ cuối kỷ Silur đến thời kỳ sớm nhất của kỷ Cacbon. Khối đá hoặc tướng đá, bị chi phối bởi các trầm tích bồi tích và cuội kết tại đáy của nó, và tiến triển thành sự kết hợp của các trầm tích cồn, hồ và sông.

Màu đỏ quen thuộc của những tảng đá này phát sinh từ sự hiện diện của oxit sắt nhưng không phải tất cả sa thạch đỏ cổ đều là màu đỏ hay sa thạch - phân tập này cũng bao gồm các loại cuội kết, đá bùn, bột kết và đá vôi mỏng và màu sắc có thể từ xám và xanh lục đến đỏ và tía. Các đôi tích này gắn chặt với sự xói mòn của chuỗi núi Caledonia, đã được nâng lên bởi sự va chạm của các lục địa cổ Avalonia, Baltica và Laurentia để tạo thành lục địa sa thạch đỏ cổ - một sự kiện được gọi là kiến tạo sơn Caledonia.

Nhiều hóa thạch được tìm thấy trong đá, bao gồm các loài cá từ thời xa xưa, các loài chân đốt và thực vật. Là điển hình đối với các loại tầng đá đỏ trên cạn, phần lớn đá là không có hóa thạch, tuy nhiên các tầng đá cục bộ, cô lập trong nhóm đá này có chứa hóa thạch. Những loại đá có độ tuổi này cũng nằm ở phía tây nam nước Anh (do đó mà có tên 'kỷ Devon'; lấy theo địa danh Devon) mặc dù chúng có nguồn gốc biển thực sự và không được gộp trong sa thạch đỏ cổ.[1]