一、地层地岩
本市位于郯庐断裂带以东，扬子江断裂破碎带以西。巢湖属湖沼平原，地势平坦。此区基岩露头极少，中新带地层主要隐伏于此，北东南三方则环以峰圆坡缓的残蚀山丘，分散峙立，主要有狼窝山、皇甫山、黄山、银屏山等，海拔为300米左右。地层以下元古界至第三系、第四系均有分布，分别有下元古界肥东群，震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二迭系、三送系、株罗系、白垩系、第四系。
本市在漫长的地质时期中，发生过多次岩浆活动。继早元古代酸性岩浆喷溢后，蓟县纪酸性岩浆在一些中、基性岩浆伴随下大规模喷发，经过区域变质形成了大面积的张八岭组变质火山岩。皖南变动时，伴有中性岩浆侵入。其后经历了较长时期的相对稳定阶段，至侏罗纪晚期才发生较大规模的岩浆喷发及侵入活动，同时，伴有大量脉岩生成。
本区变质岩有区域变质岩、混合岩和动力变质岩，多局限分布于浮槎山至中庙乡的狭长地带，受郯庐断裂带控制而成北北东向展布。
二、地质构造和发展简史
按地质力学观点，本市属于新华夏系第二隆起带与淮阳山字型东翼弧的复合部位。按板块观点，处于华南——东南亚板块北缘。按槽台观点，本市位于扬子准地台的北部边缘，淮阳台隆和下扬子台坳的结合部位。淮阳台坳位于本市西部与肥东县交界处。下扬子台坳通过本市的部分为巢湖穹断褶束，由北东向的复式褶皱组成。郯（城）——庐（江）深断裂带从本市西部通过。比较有名的断裂还有姥山逆掩断层和银屏山区推覆构造。
本市地质构造发展经历了地槽、地台及大陆边缘活动带三个阶段。分为蚌埠、凤阳、皖南、华力西——印支、燕山、喜玛拉雅等旋回。
蚌埠、凤阳及皖南旋回为地槽发展阶段。蚌埠旋回是地槽早期优地槽发育时期，其晚期的蚌埠运动是一场强烈的构造运动，但在本市表现并不强烈，仅见肥东群与阚集群间的假整合成微弱不整合。凤阳旋回进入冒地槽阶段，由于张八岭群和肥东群接触关系不明，本市未见直接证据。皖南旋回指中元古代至晚元古代青白口纪末的构造运动，本市来见青白口纪沉积，但该运动涉及本区，它使扬子准地台结束了地槽发展阶段，基底固结，形成北东向的褶皱和断裂，并“突变式”地转化到准地台阶段。
澄江——加里东和华力西——印支旋回为准地台发展阶段。澄江——加里东旋回时限为震旦纪至忘留纪，地壳运动具有波状运动特征。澄江运动在本市的表现为下震旦统周岗组与苏家湾组、苏家湾组与上震旦统陡山沱组之间的假整合，为二次地壳上升形成的沉积间断，加里东运动在本市的表现主要有汤山一带中上寒武统山凹丁群和下寒武统之间的假整合，为一局部沉积间断；下志留统与奥陶系为假整合接触，且本市下志留统底部缺少部分笔石带，说明缺失了部分地层；志留纪末，地壳普遍上升，巢北泥盆纪直接覆盖于中志留统之上，巢南泥盆纪则覆于上志留统茅山组中段之上。
华力西——印支旋回仍为准地台阶段。其时限为泥盆纪至三迭纪末。从泥盆纪至二迭纪属华力西旋回，在本市可见到的假整合有泥盆纪五通组与下石炭统金陵组之间，下石炭统高俪山组与金陵组之间，下石炭统和州组与高骊山组之间，上石炭统黄龙组与和州组之间，上石炭统船山组与黄龙组之间，下二迭统栖霞组与船山组之间，下二迭统孤峰组与栖霞组之间，上二迭统龙潭组与下二迭统银屏组之间，共八个沉积间断，反映了频繁振荡的沉积史。
印支旋回捐整个三迭纪。早期以沉降为主，下三迭统各组段之间均为连续沉积，中统东马鞍山组与下统南陵湖组之间的接触关系，各家看法不一，有人认为是不整合，命为“金子运动”，本市所见二者为整合成假整合接触，运动并不强烈。三迭纪末的印支运动是最强烈的构造运动，它使准地台的全部盖层褶皱，形成台褶带，结束了准地台的发展史，从而导致整个安徽大陆，也即本市大陆的形成，距今约1.95亿年左右。
燕山和喜玛拉雅旋回本区进入大陆边缘活动带阶段。该阶段以断块运动为特征。燕山旋回时限为早侏罗世至晚白恶世早期，伴随着局部断陷，带来陆相碎屑沉积火山喷发，晚期有酸性岩浆侵入。喜玛拉雅旋回在本区表现为河湖沿岸较大面积沉降，巢湖主要形成于此期。经过燕山和喜玛拉雅运动，地壳不均衡的升降，外力的雕琢，本市的山川面貌最终形成。