一、新生界第四系
境内第四纪地层主要为中上更新世的残积物、坡积物、洪积物、残积—坡积物、冲积物、冲积—海积物、海积物、风积物。
残积物 主要分布于境内基岩构成的低山丘陵地带及侵蚀—剥蚀台地区。如大窑、玉林店、莒格庄、水道、刘家夼、王格庄、观水、院格庄等镇的山丘上部，石质山岭以下。厚度一般为1～2米。其岩性为粘质砂土，呈红色或黄色，其成份有基岩碎屑、黄褐色铁质、红土质、粘土等。碎屑呈棱角状，无分选性，无层理。
坡积物 主要分布于境内平缓斜坡地带。如观水、刘家夼、玉林店等镇的山丘中上部。原为高地基岩的风化产物，受重力和地表水的作用，堆积在山坡上。它常与残积物、冲积物或洪积物等形成过渡关系。由砂砾、亚砂土、亚粘土等组成，常具同斜坡平行的层理。
洪积物 多分布于境内山间洼地和沟谷前缘的坡降转折地带。主要由砾石、碎石、砂及粘土质物质组成，略具不清晰的层理和分选性。王格庄、宁海、大窑、姜格庄、龙泉等镇均有分布。
残积—坡积物 主要分布于境内低山丘陵的缓坡地带。常见于残积物和坡积物之间，玉林店、莒格庄、水道、刘家夼、王格庄、观水、院格庄等镇分布较广，是境内分布最广泛的混合成因类型的沉积物。
冲积物 主要分布于境内河谷平原和冲积平原。宁海、武宁、高陵等镇多有分布。其组成物质随距山区的远近而不同，有巨砂、砂砾、砂、粘土等。
冲积—海积物 主要分布于姜格庄、大窑、宁海、养马岛、武宁等镇沿海一带。其厚度各地不一，一般在25米左右。其岩性自上而下为：一是砂砾。砂以石英、长石为主，浅黄色和黑色矿物，粒径大小不等，磨圆度良好；砾石以片麻岩为主，直径1～10厘米，磨圆度良好，厚度11米；二是淤泥质粘质砂土，呈灰褐和灰黑色，含有较多的细粉砂及腐殖质，粘塑性较差。
海积物 主要分布于境内现代滨岸海滩，以及滨海低地，其厚度最深达10米左右。其岩性自上而下为砂石、浅砾、淤泥粘质砂土。
风积物 境内的新老砂坝、海滩，普遍经过风的作用，在其上面形成断续分布的风积物。其形态常表现为完整的新月形砂丘、砂垄和砂地。
二、中生界白垩系
上白垩系王氏组 上白垩系王氏组第一段分布于大石疃、西留疃、矫家一带。主要岩性为紫红、紫灰色厚层砾岩、砂砾岩、夹薄砂岩，为氧化环境下洪积相碎屑沉积物，厚度稳定，为293～321米。其岩相及厚度变化很大，多属河相沉积，顶部夹有玄武岩，局部地区含油页岩。上白垩系王氏组第二段分布于观水村和崖地村一带。其出露最广泛，超覆第一段。主要岩性为粉砂岩、粉砂质粘土岩等，厚度大于2581米。
下白垩系青山组 下白垩系青山组第一段分布于埠西头镇北部，第二段分布于埠西头镇东南和西南部。岩相及厚度纵向变化较大。岩性为灰绿、灰紫色安山岩等，厚度为195～2482米。
三、下元古界胶东群
牟平位于胶东隆起区胶北隆起中部，西南与胶莱凹陷相接，以古老变质岩系为主，为下元古界胶东群。岩石以片麻岩类、变粒岩类、角闪岩类为主，夹有结晶片岩、钙镁质大理岩、石英岩类，为一套中深变质岩，岩层岩相横向变化较大。
境内主要属胶东岩群第二岩组，共分两个岩段：第一岩段分布于玉林店镇小宅村、埠后村一带，刘家夼镇东蒋家村、和尚帽子山一带，龙泉镇庙山前、大窑镇天齐夼、王格庄镇鱼石口子等地。其岩性简单，主要是黑云斜长片、角闪黑云斜长片、石榴石黑云斜长片麻岩及斜长角闪岩。第二岩段第一层分布于姜格庄镇紫岘口村、大窑镇蛤堆后村等地。以片岩、变粒岩、长石石英夹透闪岩、透镜状大理岩为主。第二层分布于宁海镇南沟村、金岭村一带，高陵镇郭家村等地。以各种大理岩、片岩、透闪岩为主。第三层分布于武宁镇王家庄周围。以含石墨片岩、夹石墨变粒岩为主。
另有第二段不能划分的部分，主要分布于宁海镇金龙庄、金岭、崔家庄一带，养马岛镇驼子村、武宁镇张家村、大窑镇西山北头村、埠西头镇杨家沟村、龙泉镇小天山等地。这部分岩层以岩性复杂的碳酸盐岩发育为特征，含大量石墨，并赋存交代式铁矿石。