县内大部地区被第四系覆盖，南部各时代地层均有发育；有太古界、元古界、古生界、中生界及新生界，但不同时代的地层在县内发育程度有较大差别，中、新生代地层较发育，中生代以前的地层分布零星。
新生界 第四系（距今100万年）县内约有三分之二的面积被第四系覆盖，以全新统和上更新统冲积层和海积层为主。冲积层沿各河系分布，岩性为河床相及河漫滩相的中粗沙、细沙夹卵砾石等；海积层主要分布在北部沿海一带，岩性为含砾石的中细沙、粉沙及亚粘土层，夹黑色淤泥层，其中含贝壳碎片。南部则分布有冲积、冲积坡积及残坡积层，主要岩性为亚砂土、亚粘土、砂砾石亚粘土。第四系厚度一般在15—200米、潍北凹陷第四系平原组，为浅棕黄色砂、砾及粘土层，厚150—230米。
上第三系（距今1200万年） 有牛山组和馆陶组。南部望留——白浪河水库，小李家——南沟西一带出露牛山组地层，主要岩性以中厚层的杏仁状及气孔状橄榄玄武岩为主，厚度大于50米，其中含膨润土矿层。潍北凹陷盆地经过长期侵蚀后，古地形接近准平原化，出现馆陶组河湖相沉积，主要岩性为红色泥岩与绿色砂岩，含砾砂岩互层。在盆地边部岩性粗，为厚薄层含砾岩与泥岩互层；在盆地内部则变为厚层状、层状砂岩与泥岩互层，厚度900米以上。
下第三系（距今4000万年） 有五图组和孔店组。符山一带有五图组小范围出露，岩性以细砂岩、粉砂岩为主，夹砂质粘土，黄绿色页岩及黄白色长石砂岩，底部为紫褐色砾岩，厚度大于400米。潍北凹陷全盆地内均有孔店组分布，主要是中基性喷出岩，中间夹有多层薄层砂泥岩。前者多为灰绿、灰黑色、暗紫色和杂色玄武岩及安山玄武岩，均具气孔和杏仁构造，气孔多为绿泥石充填；后者为灰色、灰绿色泥岩、页岩、泥质粉砂岩和含砾砂岩、碎屑岩地层。孔店组厚度2000米左右。根据岩性、电性及化石组合分为孔二段、孔一段两个层段。孔二段为湖相沉积，以暗色泥岩为主，夹有砂岩及炭质泥岩、油页岩，本段地层是盆地内的主要生油层。孔一段地层自下而上，由粗变细，为滨湖、湖湾沉积，孔一段中、下砂岩发育，是盆地的油气重要储集层。
中生界 白垩系（距今1.4亿年）分两组：上统王氏组，分布于东南部北眉村至大上庄一带，呈北东向长条状分布，属湖泊相沉积，主要岩性为紫色砂砾岩、砂岩，偶夹浅灰色细砂岩和凝灰质砂岩；下统青山组，分布在坊子——涌泉庄一带，在涌泉庄向斜盆地之内有600—1000米厚的青山组中酸性火山岩，包括火山碎屑岩和熔岩，是涌泉庄地区膨润土、沸石岩的主要赋矿地段。
侏罗系 （距今1.95亿年）中、下统坊子组。境内仅分布在坊子一带，为河湖相及沼泽相含煤岩系，岩性为砂页岩，粘土岩夹煤层，下部为砾岩，上部为炭质页岩，含三层煤，厚1—5米。
古生界 寒武系（距今6亿年）古生界地层在境内出露不全，寒武系下统毛庄组和馒头组在坊子南部出露；前者以页岩为主的浅海相沉积，主要为紫色页岩夹薄层灰岩；后者以碳酸岩为主的浅海相沉积，主要为灰岩、泥质灰岩夹少量暗紫色页岩等。
元古界 震旦系（距今17亿年）分布坊子南部，岩性为黄绿色、紫色钙质页岩与薄层状泥质灰岩互层。底部为长石石英砂岩及石英砾岩，厚度大于200米。
太古界 泰山群（距今35亿年）分布坊子南部，岩性为均质混合岩或交代式花岗岩。原岩为黑云钾长片麻岩夹斜长角闪岩、角闪石岩。
寒亭区地层大致分为三个层段：一是，东南埠岭区为基岩地层，朱里西部的土门山一带为白垩系王氏组粘土岩及粉砂岩地层，东庄南部及寒亭东南部为新第三系下玄武岩组的玄武岩地层。二是，海拔6米以上的中部平原及潍河河谷平原为第四系的冲积地层。三是，海拔6米以下的滨海平原为第四系全新统的海积地层。