市内地下矿产资源丰富，矿种比较齐全。截至2002年，共发现58种矿产，有储量的26种，探明储量493.04亿吨，占山东省已探明固体矿产储量59.4%。主要矿产有煤、铁、石膏、自然硫、盐岩、钾盐、石灰岩、花岗石等，潜在总值2.63万亿元，占山东省矿产资源潜在总值58.44%，居山东省第一位。全境每平方公里潜在价值约3.3亿元，居山东省第一位。在山东省内具有矿产优势的有自然硫、石膏、岩盐、煤、铁等，按其性质及主要工业用途划分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产、水气矿产四大类。
一、能源矿产
市内能源矿产种类主要有煤、地下热水。
煤矿 市内含煤面积约为840平方公里，占全市总面积的11%，是山东省重要产煤区之一，探明储量25.48亿吨，保有储量15.84亿吨，预测储量约21亿吨，总计达47亿吨，居山东省第四位。主要分布在新泰市、肥城市、宁阳县三煤田中。另外，东平县戴庙井田、新泰市放城一带也有少量分布。
地下热水 目前已发现三处，分布于泰山区岱道庵、岱岳区桥沟、肥城市安驾庄等地。岱道庵地热田位于岱道庵断裂带和泰山断裂带交汇部位，为隐伏型地热田，地热田面积1平方公里，储热层埋深150～300米，厚50米，为小型地热田。1995年，肥城市安驾庄地热田经勘探总储量22.6亿万千卡，相当于开采优质煤1314.74万吨，为中型地热田。岱岳区桥沟地热田为小型地热田。3处地热田都在小规模开发利用，主要为洗浴和养鱼。另外，在新泰市借庄一带也发现地热异常。
二、金属矿产
市内已探明和初步探明金属矿产有铁、铝土、钛、金、铌、钽、锰、银等。
铁矿 探明储量4.95亿吨，占山东省铁矿总量22%，居山东省第3位。以贫铁矿为主，主要分布在东平县、岱岳区、新泰市、肥城市等地。成因类型有变质火山——沉积型（鞍山式）、接触交代型（大冶式）、中低温热液充填交代型（朱崖式）和风化壳残疾——沉积型（山西式）等4种类型铁矿。东平县铁矿是市内储量最大的铁矿，主要分布在县境内，储量共计4.58亿吨。
铝土矿 资源储量居山东省第二位，探明储量360万吨，分布在新泰市黄泥庄和宁阳县磁窑一带。成因类型属地台风化壳型，属高铝高硅、低铝硅比的矿石，三氧化二铝59.2%左右，与耐火粘土共生，伴生稀有金属镓，含量0.006%～0.01%，可以综合利用。在新泰市泉沟井田范围内，煤层的上部，有一层含铝较高的矿层，厚度可达1米，估算储量达14万吨。
钛铁矿 分布在宁阳县南葛圈、东谷堆一带，产于含铁的角闪石岩中。钛铁矿呈灰色带—白褐色，很少以单矿物出现，为不规则粒状，主要呈现固溶体和分离体与磁铁矿构成连晶。二氧化钛含量一般在1.31%～1.72%，最高1.9%。达到了工业品位大于1.5%的要求，同时矿石中含有金，含量0.12克/吨～0.21克/吨。南葛、东谷堆两个铁矿点矿石储量200万吨。
银矿 分布在新泰市龙廷镇公馆庄一带，矿化带宽1～3米，长数百米，矿化带内可见明显铜矿化、黄铁矿化、硅化、高岭土化、泥化等矿化蚀变。经初步取样化验，定为多金属矿床，银的品位一般500～800克/吨，最高可达1200克/吨，铜的品位一般在0.4%～0.6%，最高1.2%，金的含量在1克/吨左右。另外，化马湾金矿中，也伴生少量的银。
独居石矿（砂矿） 属铈族元素，又称轻稀土，在自然界分布很少。主要用来加入金属合金中提高弹性、韧性，增加强度、耐热度等。经1984—1988年勘测，在新泰市公山前发现一处砂矿，估算地质储量1122.04吨。
此外，市内还存有铌、钽、铜、锰等矿产，但储量不大。
三、非金属矿产
市内已探明非金属矿近15种。其中，自然硫、石膏储量居全国首位，耐火粘土、石灰岩、岩盐、陶瓷粘土等是全市优势矿产，在山东省占有重要地位，是经济发展重要物质基础。
石膏 主要分布在大汶口和汶东两个盆地中，探明石膏矿区8处。矿体呈层状和似层状，属内陆湖泊相沉积，已探明储量360亿吨，居全国首位。现在建石膏矿山7个，年设计生产能力200万吨。
自然硫 市内已探明岱岳区朱家庄自然硫矿区和大汶口盆地盐类矿床共生自然硫，是国内目前发现唯一沉积型蒸发岩自然硫矿床。探明自然硫矿石储量31.9亿吨，折合纯硫储量3.19亿吨，居全国首位。
建筑饰材 主要有饰面用花岗岩和辉绿岩两种。市内饰面用花岗岩主要产在岱岳区黄前镇羊栏沟、徂徕镇，新泰市北师店，肥城市马家埠等地，已探明储量1.8亿立方米，预测地质储量10亿立方米。目前大部分正在开采。1988年勘测，全市饰面用辉绿岩仅探明一处为泰山区大津口混合岩饰材矿区的共生矿产，矿床属岩浆矿床，探明储量34万立方米，其中C级16万立方米，D级18万立方米。另外，此类矿藏在大津口小药乡，新泰市旧关一带也有分布。
耐火粘土矿 分布在新泰市、肥城市、宁阳县等地。赋存于煤系地层中，多为硬质粘土。已探明矿种为黄泥庄粘土矿与铝土矿共生，属陆相湖盆沉积矿床，主矿层红石板矿体长1250米，宽900～1300米，储量627万吨。另外在小协、谷里、华丰、石横等地的煤系地层中均有耐火粘土分布，因未做地质工作，无储量数据。宁阳县乡饮乡粘土矿为第三系沉积层形成的粘土矿，为大型矿床，初步探明储量4亿吨。
石灰岩（水泥灰岩）矿 主要分布在岱岳区、肥城市、东平县、宁阳县、新泰市等地。以寒武系、奥陶系灰岩为主，属海相化学沉积。已勘探石灰岩矿区4个，探明储量2.91亿吨。开采石灰岩矿山26处，年开采量133万吨，主要用作水泥原料和建筑石料。
岩盐矿 分布在大汶口盆地中，地跨肥城市、岱岳区两地，面积36.4平方公里，以肥城市东向为中心，含盐段向北西缓倾斜。矿体呈大的透镜状，探明储量75.21亿吨，为山东省唯一大型岩盐矿床。该矿床氯化钠含量高，顶底板岩石稳固性能好，采用水溶法采盐极为方便。
钾盐 市内钾盐矿是与盐矿共生的矿产，为内陆源相化学沉积矿床。分布于肥城市东军寨一带，矿石属于硫酸盐型无水钾镁岩盐，主要含钾矿物为无水钾镁钒，少量杂卤石及微量钾盐镁钒，平均品位氧化钾10.92%，储量944万吨，折合氧化钾129.2万吨。
建筑用砂矿 市内砂矿资源不但储量丰富，而且质量较好，主要分布在大汶河及其支流现代河床和古河道中。目前全市规模较大采沙场30多个，年采量100余万吨。
建筑石料 市内天然建筑石料矿产资源非常丰富，岩性复杂、分布广泛。在岩性上从中基性到酸性，从岩浆岩到沉积岩以及变质岩都有。建筑石料广泛用于各建筑行业。
陶瓷粘土矿 市内矿种一部分分布在新泰市新汶、肥城市两煤田中的大同土，即优质高岭土，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝等，赋存层位为上石炭系，且以夹层或顶底板形式出现。矿体呈层状，层位稳定，厚十几至几十厘米。肥城市煤田探明储量1087万吨，新汶煤田900万吨。该资源不需单独开采巷道，在采煤时一起采出，只需分选即可利用。另一部分石炭系的G层陶瓷粘土，分布在新泰市放城以东1公里处附近，矿层呈层状，似层状，产状与围岩一致，东西宽约300米，南北长约500米，厚1～2米，估算储量5000万吨。
钾长石矿 主要分布在新泰市、肥城市、宁阳县等地。矿床类型分伟晶岩型和正长岩型二种，多呈脉状产出，矿体规模一般不大，形态不规则。但在新泰市韩家河及肥城市北部发现两处矿藏，规模较大，矿石质量好，矿床规模可达大型或特大型，现正在开展地质工作。市内钾长石矿床地质工作程度较低，初步探明储量188万吨。除新泰市和在建的肥城市长石矿外，其他均为群采矿山。
砖瓦用粘土矿 矿藏颗粒较细，为各种矿物石碎屑组成混合物，含较多杂质，耐火度在1350℃以下，属易溶粘土。依所含杂质不同，分为普通粘土、矿质粘土、铁质粘土、泥质粘土和黄土等。全市粘土大面积分布，均可烧制砖瓦。
蛇纹岩 市内蛇纹岩矿床属变质超基性岩浆矿床，围岩为太古界变质岩。已探明济南长清区蛇纹岩矿区一部分分布在岱岳区粥店街道范围内，由4个矿体组成，探明储量1874万吨。新泰市蛇纹岩主要分布在东石棚以北，北天井峪西北等地，岩体呈长透镜体状，长约2公里，东南部较窄，西北部较宽。含锆石、磷灰石、榍石、黄铁矿、黄铜矿、自然铅、磁铁矿、硅灰石等副矿物，其中磁铁矿含量最高。该矿地质工作程度低，初步估算储量约2400万吨。
紫色页岩 市内凡有寒武系地层分布地区，大多有该层页岩，出露面积广、储量大。
白云岩 市内有大面积寒武系和奥陶系地层分布，在该地层中有多层白云岩，资源相当丰富，但进行地质评价的不多，初步探明储量0.18亿吨。
此外市内还存有水泥配料粘土矿、蛭石矿、方解石矿、滑石矿、萤石矿、脉石英、河沙、硫铁矿、重晶石、磷矿、化工用石灰岩、金刚石、水晶、白云母等矿产，但储量不大或因地质工作程度较低，没有进行地质评价。
四、水气矿产
2002年，经调查，市内水气矿产主要为饮用天然矿泉水、地下水（见水资源）。由于全境地处鲁西地区，凸起和凹陷相间排列，断裂构造发育，具备形成天然饮用矿泉水有利条件。矿泉水资源丰富，品种齐全，既有锶型、偏硅酸型，又有锶复合型、偏硅酸，是山东省饮用天然矿泉水重要产地之一，主要分布在泰山区、新泰市、肥城市、东平县等地，均为优质饮用天然矿泉水，现有矿泉水企业8家，年生产能力7万吨。