安宁处于杨子准地合一级构造西缘，属康滇地轴二级构造带的中南段。西邻武定至易门合地三级构造，为昆明隔断三级构造带的组成部分。出露地层有：中元古界昆阳群的云母板岩、灰岩、白云岩、砂岩，分布于王家滩至黑风洞、禄脿摆衣甸、郑家沟、一六乡大龙洞、小营等地带。
上元古界震旦系在本市境内最为发育，上元古界白云岩、白云灰岩、石英砂岩，上部为灰至灰白色的白云岩夹页岩，广泛分布于北面青龙镇马鹿塘、温泉镇澄江村、小贵甸西部，禄脿镇秧田冲中南部，草铺镇波罗湾到县街乡白登东南部顶头湾、山口村到八街镇沙家田、窝铺母一带。
古生界灰岩、白云岩、砂质页岩、玄武岩、磷块岩及含磷砂岩，分布在草铺镇下权甫、县街乡红墙村至山口村、雁塔村，八街沙家田、温泉镇曹溪寺、县街乡下西元等地带。
中生界砂岩、砾岩、灰质页岩、紫红色泥岩，分布于安宁化工厂至红星农场、光明水库、冷水塘、草铺镇以南麒麟村至连然老甸房同车坝，一六街乡金马医院等地带。
新生界棕红色砾岩、粉砂岩、泥岩、粘土岩夹炭质泥岩、残坡积红土、灰褐粘土。其中第三系地层主要分布在连然镇昆钢驻地至平顶山、耐火厂及八街镇何家营、枧槽营一带。第四系地层广泛分布在坝区、河流上游盆地等处。
区域内构造复杂，东西两面为两条南北向大断裂，被普河大断裂和易门大断裂夹持。南北两面受东西和北东断裂控制，使得区内断陷盆地发育，尤其是规模较小的褶皱构造较为发育。最大的褶皱构造位于中南部的黑风洞背斜，轴线成东西向经鸣矣河乡延伸到昆阳。轴部出露上元古震旦系地层，两翼为古生界地层，构成宽缓舒展背斜。断裂构造线主要呈北东向展布，形成安宁境内不同走向的断裂带和盆地。受断裂活动影响，区域内温泉、崩塌、滑坡较为发育。 安宁地形呈东南高、西北低，有八街、连然、禄脿3个山间盆地，其余为山区半山区。市内西南部黑风洞为安宁市最高点，海拔2617.7米，最低点在草铺镇王家滩村委会红河流域扒河出安宁境处鲁家山河谷、海拔1680米。
境内地势起伏不大，盆岭相间，受构造控制，基本为元古界及中生界地层广泛分布，古生界地层发育不全，新生界地层分布在河谷及谷地。主要地貌类型有：
螳螂川侵蚀地貌：包括螳螂川、连然盆地和禄脿至青龙寺一带，地势平缓、略有起伏。
八街中山丘陵侵蚀谷盆地貌：本地貌区包括连然、县街、鸣矣河、青龙哨、安丰营及邵九一带，海拔在1900-2000米之间，坡度<10°，地势平坦，是安宁主要工农业分布区域。
构造地貌：主要分布在太平妥目一带，包括黑风洞、孝母山等，一般相对高差500-1000米，坡度35°以上。
中山浅切割“V”型谷盆地貌：主要分布在温泉、磨南德、马厂、九渡河及北冲等地，海拔1800-2200米。 宁境内河流分属两大水系，即金沙江水系和红河水系。金沙江水系的流域总面积为1206平方公里，红河水系流域面积为115平方公里。
长江流域金沙江水系主要河流
螳螂川：螳螂川发源于一六乡西南龙潭山麓的大龙洞。流经一六乡、八街镇、鸣矣河乡、县街乡、连然镇、安宁市城区、温泉镇、青龙镇，由青龙镇的马鹿塘附近出境，全流域面积为4410.5平方千米，其中安宁市境内流程为52.8千米，流域面积1206平方千米，年径流量78057.9万立方米。安宁境内除红河流域的九渡河外，所有属长江流域的河流水量都最后汇入螳螂川。
鸣矣河（又称八街河）：发源于晋宁县白龙山（一支发源于一六街乡大龙洞），由南向北流经一六街、八街、鸣矣河、县街等四个乡镇。在鸣矣河乡的双村有螃海河汇入，在县街乡的大元末有县街河汇入，最后流经连然镇通仙桥汇入螳螂川。全流域面积908平方千米，其中安宁境内流程71千米，径流面积588平方千米，多年平均径流量8900万立方米。
双河：发源于晋宁县，流入车木河水库后汇入鸣矣河，全流域面积159平方千米，其中安宁境内流域面积108.9平方千米，多年平均产水量2814万立方米。
马料河：发源于西山区青山丫口，与其它两支流汇合后在连然镇大黄塘附近汇入螳螂川。总流域面积103平方千米，安宁市境内流域面积84平方千米，流程13.65千米，多年平均径流1670万立方米。
县街河：发源于老羊箐，流经小箐口、月字庄水库，在大元末汇入鸣矣河，流程71千米，流域面积88.85平方千米，多年平均径流量1572.6万立方米。
沙河：发源于西山区棋盘山，流经西山区团结乡进入明朗水库，后经太平镇、连然镇罗白村汇入螳螂川，流域面积97平方千米，其中安宁境内流域面积42.9平方千米，流程14.4千米，多年平均径流量1580万立方米。是滇池西园隧道的排水口。
九龙河：发源于草铺镇权甫水库，流经青龙哨至青龙镇小河口汇入螳螂川，流域面积51.65平方千米，流程12.2千米，多年平均径流770万立方米。
禄脿河：发源于禄脿镇北冲的黑泥凹，由北向南流经禄丰县老丫关水库后，在经土官村转北流入禄脿镇，最后由青龙镇的和尚庄汇入螳螂川。总流域面积205平方千米，多年平均径流量3810万立方米。
螃蟹河：发源于晋宁县，流入安宁后经鸣矣河乡双村与八街河汇合，流入螳螂川，流域面积112.71平方千米，多年平均径流量2085万立方米。
红河流域元江水系
九渡河：属红河流域，为元江支流扒河的源头之一，发源于易门县哨岗屯大坡，流经九渡村，纳老鹰山水至王家滩纳龙箐水，至河底纳芦柴箐水，在进易门后汇入扒河。流域面积115平方千米，流程21.3千米，平均年径流量2200万立方米。
