市内大地构造隶属中朝准地台（Ⅰ）鲁西地块（Ⅱ）鲁中隆断区（Ⅲ），跨9个Ⅳ级构造单元，即肥城凹陷、布山凸起、汶口凹陷、泰山凸起、莱芜凹陷、新甫山凸起、新泰—蒙阴凹陷、东平—蒙山凸起、汶泗凹陷。
市内构造分为褶皱构造、韧性剪切带及脆性断裂构造。褶皱构造由泰山背形构造、新甫山背形构造、李家庄倒转复向斜、徂徕山复背斜构造、盘车沟向斜、蒙山背形构造、新汶向斜组成。韧性剪切带在早前寒武纪基底岩系内发育有不同规模、不同级别的韧性剪切变形带，由糜棱岩及糜棱岩化岩石组成。市内韧性剪切带为殷家村韧性剪切带、东牛家庄—盘车沟韧性剪切带、南留—界首韧性剪切带、板大山韧性剪切带、布山韧性剪切带、雨山韧性剪切带、南涝坡韧性剪切带。脆性断裂构造比较发育，按方向分为4组，其中近东西向12条，近南北向12条，北东向20条，北西向27条。近东西向脆性断裂构造规模不大，长度一般几百米到几千米，该组构造已发现的有横岭后—中天门断裂、卧牛石—下水泉断裂、羊蹄庄断裂、九山沟断裂、路家庄断裂、华荣庄断裂、寨山断裂、柏角峪断裂、金牛山断裂、泰安—大王庄断裂、徂徕山断裂、五里垢—董庄铺断裂。近南北向脆性断裂构造，一般规模较大。在基底中，该组断裂走向与区域构造线总体方向斜交，而在盖层中断裂走向与地层走向近于垂直。性质以扭性为特征，多为张扭性。该组构造有旧县断裂、王卡—杏山村断裂、白马镇断裂、围山北断裂、大津口断裂、后上庄断裂、云亭断裂、郝家官庄杨家官庄断裂、东赵家庄断裂、崇本庄—北师店断裂、太公峪断裂、岳家庄—南涝坡断裂。北东向脆性断裂构造在盖层区（主要是寒武奥陶系）发育，但规模较小，多在5000米以下。该组断裂多为张性或张扭性，形成时代一般较晚。该组构造有东柿子园断裂、大石桥断裂、西旺庄断裂、磁窑断裂、北白塔—亓省庄断裂、成功庄断裂、柏家村断裂、东安门断裂、羊流断裂、华荣庄断裂、北高断裂、东碾子峪断裂、东横山断裂、陈家庄断裂、刘杜断裂、东牛家庄断裂、清河庄断裂、黄山头—白马石断裂、华家岭—故县店断裂、石横断裂。北西向脆性断裂构造数量多、规模也较大，该组构造有栾庄南断裂、无盐断裂、大王庄—夏张断裂、肥城—仪阳断裂、清凉山断裂、姜家庄—梁庄断裂、蒙山断裂、辛庄—放城断裂、歪头山断裂、大牛山口断裂、陡沟断裂、花果峪断裂、娄家滩—王家庄断裂、红河断裂、南留村—满庄断裂、无影山断裂、崔家庄断裂、石家岭断裂、纸房—南白塔断裂、南鄱—北葛家圈断裂、白家沟断裂、琵琶庵断裂、上峪断裂、新泰—垛庄断裂、金牛山断裂、将军堂断裂、纸房—官桥断裂。