远溯元古代震旦纪至古生代志留纪(距今10亿～4亿年)间，今枞阳县境处于下扬子系海中。古生代志留纪至中生代三叠纪时，古海水时有进退，在海水中沉积遗留下砂岩、石灰岩、硅质岩。中生代三叠纪末(距今约1.95亿年)，印支期地壳运动使古海洋全部退出，今安徽省境联合大陆形成，县境于此时始为陆地。
中生代侏罗纪晚期至白垩纪早期的3000多万年间，枞阳地区火山多次爆发，遗留下数十个火山口，堆积巨厚的火山岩。岩体中断裂成群，沿断裂地壳下陷，构成了著名的庐(江)枞(阳)火山岩盆地。
新生代以来，县西北区沉积巨厚的第三系砂砾层。进入第四纪(距今300万年)，长江沿岸以上升运动为主，山峦起伏，河流遍布，湖泊萎缩。此时期普遍沉积第四系砂、砾、粘土层，江岸内侧不断缩小，并在江湾处沉积为江心洲。
县境位于郯(城)——庐(江)断裂带与沿江破碎带之间的庐(江)枞(阳)中生代火山盆地中部。地层以中生代火山岩为主，东北与西南部有零星火成岩体。县境有3条深大断裂带斜贯，有众多的古火山口及小断层，具有典型的火山岩区地质特征。
一、地层与岩石
县境出露地层最古老的为古生代志留系地层。中部地区以中生代白垩纪火山岩为主，其次为侏罗系、三叠系沉积岩及火山岩。新生代第三系地层出露于县境西北，第四系地层广泛分布于县西北、东南部及长江北岸、湖滨、河畔。
(一)古生代
古生代地层出露于县东北隅陈湖区青山街一带，包括志留、泥盆、石炭、二叠4个系。志留系地层为灰褐黄绿色砂页岩，含三叶虫、石燕化石。泥盆系以白色石英砂岩为主。石炭系为灰黑色石灰岩、白云岩。二叠系为各种黑色页岩。
(二)三叠系
三叠系地层主要分布于青山街西、陈家油坊、白荡闸、山、新破罡、桃花山、周家山、大王庙一带，北北东向断续出露，为灰色石灰岩及少量白云岩，含菊石等化石。在周家山、桃花山和义津桥至含山西一带为紫红色砂页岩。
(三)侏罗系
侏罗系地层为县内主要地层之一。自义津至公堰塥以南均有分布，在沿江湖岸有零星出露，下部为砂岩、页岩，含植物化石及瓣鳃类、腹足类、甲壳类等动物化石；上部以青灰、紫灰色火山碎屑岩为主，同位素地质年龄为l.2亿～1.21亿年。
(四)白垩系
白垩系地层位于火山岩盆地中心，亦为县内主要地层，包括两大类岩石：一类为火山岩(以浮山为代表，称为浮山组，1969年地质部门命名)、紫红色火山碎屑岩和熔岩，同位素地质年龄为1亿～1.1亿年。一类为红色碎屑岩(即沉积岩，以杨湾为代表，称为杨湾组)、紫红色砂页岩，含石膏及轮藻化石。
(五)第三系
该地层在县境西北麒麟乡邹家草屋、张姚庄、钱家桥、公堰塥数处有零星出露，为棕红和紫红色的半固结砂砾岩，以及少量的粉砂岩、泥岩。
(六)第四系
该地层成片分布于县境西北及东南两大区，中部有零星出露，为冲积、湖积、洪积形成的砂砾、粘土层；汤沟至陈瑶湖一带夹薄层泥炭，并含天然气。
(七)岩浆岩(火成岩)
岩浆岩主要分布于县境东北与西南两隅，两地区出露各约100平方公里左右，为石英正
长岩、花岗岩。黄梅尘正长岩体，位于无为、庐江、枞阳3县交界处，东西延伸为椭圆形，面积约120平方公里，同位素地质年龄为1.1亿年，有铀、钍矿及锆石砂矿。枞阳正长岩体，自县城向东北、西南两面延伸，被湖泊分成6块，总面积约123平方公里，大部属县境，分布于城山、七家岭、胡家凹、张家湾、毛山井一带。另在枞阳城北之牛石岭及梅林、周家山有花岗岩体，在钱家铺、陈家院子有正长岩、正长斑岩岩脉，面积均在0.3～3平方公里。中部柳峰山西南有辉长、闪长玢岩呈条带状分布，单个岩体出露面积约0.3～1.5平方公里。
二、地质构造
县境斜贯3条深大断裂带，作北北东、北东方向延伸。断裂纵横交错，近南北方向最为发育；火山机体(构造)密集，古火山口遍布。
(一)深大断裂
根据地表现象及地球物理资料推测，这3大断裂带，主要形成于燕山期。姥山逆掩断层，自全椒古河经巢湖姥山入县内，即为官埠桥至城隍庙大断裂带。这条断裂带由县城西侧经连湖、官埠桥、石溪至城隍庙一带，长达40公里，断裂走向北东30°左右。罗河断裂带，自义津桥北穿钱桥河，至庐江罗河，并向两头延伸，全长约190公里，断裂走向北东。头坡断裂带，自宿松经怀宁至枞阳镇、汤沟镇以东，全长约160公里，其中在枞阳县内长约50公里，断层走向北东约60°。
(二)断裂(层)
县内较大的断裂带有井边至杨家市构造带，长大于20公里，北东向；古楼山至公堰塥断裂带，长10公里，宽5～6公里，南北向。浮山经孙家畈至周潭断裂带，长25公里，宽5公里。县内还分布有火山岩中发育较小的断裂(层)，其长度不足1公里或数公里不等。还有两组断裂(层)纵横交织成网格状(如拔茅山)；另外两组斜交在桂竹园、何家冲、和尚桥等地。
(三)褶皱
由火山岩构成的砖桥向斜盆地，成椭圆形，西北郯庐断裂斜切，岩层倾角10°～20°左右，褶皱作用微弱。次一级较大向斜有柳峰山向斜、背斜、单斜。
(四)火山机体(构造)
中生代火山爆发，在县内遗留下众多的火山机体(构造)。由中心喷发形成的火山口、破火山口多达数十个，密布县境中部。最大的为七家山火山口，约10平方公里，可见环形及放射性断裂。其他火山口如黄栗山(位于横埠河西北，有2.3平方公里)、牡丹尖(钱铺西南，2.1平方公里)、龙城山(2.2平方公里)、竹园、黄家大山、查家破院、柳峰山、小岭、黑洼山等。著名风景区浮山由破火山口构成，火山区面积约14平方公里；其火山口直径为4公里；四周山丘山脊成弧形，构成悬崖峭壁、岩洞棋布、沟壑奇异的地貌风光。此外裂隙性喷发带在朱程庄至石溪、龙城山至癞痢山之间。