Powstanie wodospadu związane jest ze wznoszeniem się skrzydła trzeciorzędowego uskoku tektonicznego, przerywającego bieg potoku. Skały progu i wąwozu zbudowane są z gnejsów gierałtowskich. Z obecnego progu szerokości ok. 3 m wody spadają do niewielkiego kotła eworsyjnego wyżłobionego w mniej odpornych łupkach krystalicznych. Wąwóz poniżej wodospadu, mający szerokość ok. 3 m, ok. 200 m długości i 10-18 m głębokości, nazywany jest Jarem Wilczki lub kanionem amerykańskim. U jego końca znajduje się zapora przeciwrumowiskowa. Po ok. 300 m Wilczka wypływa w szerszą dolinę, przegrodzoną w odległości ok. 800 m od progu wodospadu zaporą, wybudowaną tu w 1909 roku.
Ochrona wodospadu W uznaniu wysokich wartości krajobrazowych wodospadu oraz w celu ochrony fragmentu bukowo-jodłowego lasu i interesujących zespołów mchów i wątrobowców rozwijających się na skalnych ścianach w jego sąsiedztwie, zespół ten objęto w 1958 r. ochroną w rezerwacie przyrody Wodospad Wilczki o powierzchni ok. 2,7 ha.