牟平县沿岸出露的基岩，多为下元古界中深级区域变质岩，其岩性主要为混合花岗岩。地层为下元古界胶东群第二岩段。岩性以片麻岩类、变粒岩类、角闪石岩类为主。在一些岬角地段，还出露有抗侵蚀能力较强的变质花岗岩体。
潮间带沉积物，以砂和砾石沉积为主，岬角地段与海滩顶部有明显差异。
高潮线附近的沉积物为砾石或细砂。四十里湾、小东湾、小北湾、养马岛港、葫芦头等大小湾的湾顶沉积物大部分为细砂，金山港内沉积物为泥质砂。
上述港湾的湾底沉积物，北部与南部在垂直方向上都具有明显的变化，但其上部岩性很相似，均为淤泥、细粉砂、淤泥质亚粘土、淤泥质粉砂等沉积物。其不同点是南部下层为亚粘土层，而北部下层为以细砂为主的砂层。其泥砂来源，一是河流挟砂。注入海湾的大小河流有6条。1975年8月l3日，县气象站对辛安河暴雨中洪流的观测，历时两天半的暴雨降雨量为120毫米，暴雨中的输砂量达11万吨。境内暴雨每年出现3～4次。依此推算，辛安河年输砂量为22～33万吨，汇入海湾所有河流的年输砂量约在180万吨。因此，牟平海湾内泥砂沉积速率较高，港湾南部及其两侧形成狭长、断续的砂嘴。二是海岸海底修蚀来砂，湾内表层沉积物的组成矿物为石英、长石、云母、普通角闪石、辉石、屑石和磁铁矿等。沉积物是沿岸区域变质岩风化后，被地表径流搬入海湾内。