招远市地处华北地台(Ⅰ)鲁东地盾(Ⅱ)之胶北隆起区(Ⅲ)，北部为龙口盆地，南部为胶莱凹陷。基底岩系华北地层区鲁东地层分区胶东地层小区，主要包括中太古代岩石地层—唐家庄岩群、晚太古代岩石地层—交汇岩群，以及早元古代岩石地层—荆山群及粉子山群。盖层沉积主要包括龙口盆地南缘少量出露的第三纪岩石地层—五图群及沿水系、海岸、山前坡地分布的第四纪岩石地层。
唐家庄岩群 主要分布在夏甸镇东北至后路家一带，呈零散包体状存在于栖霞超单元之中，共见6个小包体，多单独产出，极少见互层状，内部岩性多较单一。主要岩性包括磁铁石英岩及磁铁紫苏斜长麻粒岩、黑云或角闪变粒岩、斜长角闪岩。
胶东岩群 自上而下划分为两个岩组，即苗家岩组和郭格庄岩组。苗家岩组区内没有出露，郭格庄岩组岩性以黑云变粒岩及斜长角闪岩为主。
荆山群及粉子山群 荆山群主要分布在芝山地区、齐山地区及招远城西一带，自下而上主体岩性依次为石榴矽线黑云片岩、透辉岩—黑云变粒岩—斜长角闪岩、大理岩、石墨透辉变粒岩等。粉子山群在境内仅在毕郭镇西霞坞有少量出露，主要岩性为黑云变粒岩，偶夹薄层大理岩透镜体。
新生代地层 包括早第三纪地层—五图群及第四纪地层—松散堆积物。五图群地层在招远发现两处，分布在龙—莱断裂带上盘，分别位于辛庄镇小庄家村及张星镇馆前姜家村附近。主要岩性为紫色含砾长石砂岩、含砾硬砂岩等，其间夹有紫色含砾黏土质砂岩。第四纪地层由松散堆积物组成，主要包括：分布在山前坡地的残坡堆积物—山前组、分布在现代河流两侧一级阶地上的冲积物—临沂组、沿现代河流分布的河床相及河漫相的冲积物—沂河组、分布于河流入海口地带三角洲平原海陆交互相沉积物—潍并组、沿现代海岸分布的海积物—旭口组。