一、地层
丽水市属华南地层区，主要分布有前寒武系、古生界变质岩及中生界火山岩、火山碎屑沉积岩及大面积第四系地层。
（1）前寒武系八都群变质岩：自下而上分为汤源组、堑头组、张岩组、泗源组、大岩山组，是一套混合岩化片麻岩为主，夹有片岩、变粒岩层的变质岩系地层。主要分布于龙泉、遂昌及松阳部分地域。
（2）前寒武系龙泉群变质岩：自下而上分为万山组、青坑组、南弄组，是一套片岩为主，夹有变粒岩、大理岩、磁铁石英岩的浅变质岩系地层。零星分布于龙泉城南青坑—查田一带及松阳玉岩、里庄局部地段。
（3）古生界鹤溪群变质岩：主要由变质砂岩、大理岩及千枚岩、片岩等组成。零星出露于景宁鹤溪包山、赤木山及青田芝溪头等地。
（4）侏罗系：可分为三套：下统枫坪组陆相沉积岩、中统毛弄组陆相沉积岩及上统磨石山群火山岩、火山碎屑岩。侏罗系下统枫坪组分布于龙泉花桥、松阳枫坪等地。该组为陆相含煤碎屑岩建造，岩性以含砾石英砂岩为主，夹薄层粉砂岩、泥岩、炭质页岩、薄煤层。侏罗系中统毛弄组零星出露于松阳毛弄、小槎、内陈，云和杨家山、陈源头，莲都朱村，青田陈村洋及龙泉宝剑。该组为一套含山火岩的陆相含煤沉积地层，岩性由砂岩、粉砂岩、砂砾岩、凝灰岩及薄煤层组成。侏罗系上统磨石山群可分为六个岩性段，自下而上分别为大爽组、高坞组、西山头组、茶湾组、九里坪组和祝村组，是一套岩性复杂的火山碎屑岩，分布极广。
（5）白垩系：分为上下两统：下白垩统包括馆头组、朝川组，上白垩统包括塘上组、赖家组。通常分布于一些构造盆地中，岩性有砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、砂砾岩、凝灰岩等。
（6）第四系：丽水市第四系发育主要受地貌、新构造运动控制，多以冲积、洪积为主的陆相沉积地层展布于沟谷盆地与山间盆地中，沉积厚度不大。
二、岩浆岩
丽水市岩浆活动以燕山期最为剧烈，早期以喷发作用为主，形成大面积火山岩；晚期以侵入作用为主，以各类侵入岩体广泛分布、多期次为特征，次火山岩也较发育。
侵入岩：各类侵入岩体有100多个，以酸性、中酸性岩类为主，其次为中性或偏碱性岩类，个别基性－超基性岩。出露面积最大的是缙云前村钾长花岗岩体达200平方公里，龙泉溪头、遂昌社后等10个岩体出露面积20～70平方公里，一般岩体出露面积在10平方公里以下。
火山岩：大面积广布于侏罗系、白垩系中，厚度大，岩性复杂，可分为熔岩类、火山碎屑岩类、次火山岩类。
三、构造
丽水市大地构造位置属华南褶皱系浙东南褶皱带，位于丽水－宁波隆起南段的龙泉－遂昌断隆江（山）－绍（兴）深大断裂南东侧，丽（水）－宁（波）深大断裂穿过丽水市区。
本市地质构造断裂发育，褶皱构造不明显。北东向、北北东向断裂，以及北西向断裂，构成本区的基本框架。
北东向构造带：由北东向变质岩基底断块隆起和一系列北东向压性断裂组成，主要有遂昌县昌裘至上定断裂，遂昌县城至大柘构造带，松阳县高亭至里庄构造带，庆元县竹口至龙泉断裂，龙泉市至缙云新建构造带，庆元县至青田海口构造带。
北北东向构造带：由一系列北北东向断裂及受它制约的北北东向白垩系构造盆地组成，主要有遂昌湖山至里东构造带，遂昌根竹口至龙泉市大桂溪断裂带，云和县大岭头至庆元县中村断裂带，丽水市至景宁县构造带。
北西向构造带：主要有遂昌县关塘至龙泉市安仁至景宁县白鹤断裂带，松阳县古市至景宁县渤海构造带，青田县海溪至石平川断裂带。
南北向构造带：如青田县境内吴岸至湖边断裂带。