区内自太古界、古生界，到中生界、新生界地层均有分布。由老到新分别为：
太古界泰山群变质岩系 系由碎屑沉积夹基性火山岩经区域变质和后期混合岩化作用形成的变质与混合岩，构成本区结晶基底。从老到新分成4个组，即万山庄组、太平顶组、雁翎关组及山草峪组。岩性特征，底部为黑云母斜长片麻岩夹斜长角闪岩和黑云母石英片岩。中部为角闪石英片岩、角闪石岩。顶部为黑云母岩及片麻岩等。总厚度大于9950米。主要分布在中册乡北部的伏岭山、珂 埠山，高峪乡的望母山，星村镇的老猫山等。柘沟镇的秃山之西的混合花岗岩是优质的建筑饰材（俗称泗水花）。已经勘探的帽石——石泉花岗石建筑饰材（俗称泗水红）就是混合花岗岩。
古生界 寒武系。主要分布在戈山至长峰峪山系，曹庄、夹山至柴火山山系，光山至崖山山系，米山至泽山山系及尧山、青龙山一带。由老到新岩性为：
下统下部为杂色页岩、灰岩互层，页岩以紫红色为主；上部为含燧石团块灰岩（含海绿石石灰岩），鲜红色易碎页岩、猪肝色云母页岩夹少量灰岩。
中统具交错层理之砂岩及含海绿石灰岩、猪肝色含云母质砂质页岩、中厚层鲕状灰岩及结晶灰岩、泥质条带状中厚层灰岩、泥质灰岩、薄层鲕状灰岩及黄绿色页岩及中厚层灰岩。已经勘探的城南3公里处夹山石灰岩矿即属厚层条带灰岩、乳白色结晶灰岩、深灰色厚层灰岩。
上统由下至上依次为：薄层泥质条带灰岩、黄绿色紫色页岩夹灰岩扁豆体、薄层泥质条带灰岩、砾状灰岩、竹叶状灰岩及灰岩、绿色页岩、中厚层灰岩及缅状灰岩、泥质条带灰岩、结晶白云质灰岩。
奥陶系。分布与寒武系相同。
下统冶里亮甲山组，岩性为薄层状白云质灰岩夹数层小竹叶状白云质灰岩、含燧石结核中厚层白云质灰岩、白云质灰岩。
中统马家沟组，以深灰色、灰白色致密厚层状质纯灰岩为主，夹薄层泥质灰岩、豹皮状灰岩和含硅质结核灰岩。
石炭系。分布在泉林一带，呈条带状分。岩性为砂岩、页岩夹石灰岩。
中生界 仅在泗水县北部有分布。侏罗系，岩性为红色砂岩、砂砾岩和紫色、黄绿色页岩。
新生界第四系 主要覆盖于阶地、河谷平地地表。泗南阶地和泗北平地为残坡积层红色、黄色重粘土，重砂土。泗南平地洪积层浅黄色重砂土含砾石。泗河滩地为冲积层砂砾。
第二节 地层
区内自太古界、古生界，到中生界、新生界地层均有分布。由老到新分别为：
太古界泰山群变质岩系 系由碎屑沉积夹基性火山岩经区域变质和后期混合岩化作用形成的变质与混合岩，构成本区结晶基底。从老到新分成4个组，即万山庄组、太平顶组、雁翎关组及山草峪组。岩性特征，底部为黑云母斜长片麻岩夹斜长角闪岩和黑云母石英片岩。中部为角闪石英片岩、角闪石岩。顶部为黑云母岩及片麻岩等。总厚度大于9950米。主要分布在中册乡北部的伏岭山、珂 埠山，高峪乡的望母山，星村镇的老猫山等。柘沟镇的秃山之西的混合花岗岩是优质的建筑饰材（俗称泗水花）。已经勘探的帽石——石泉花岗石建筑饰材（俗称泗水红）就是混合花岗岩。
古生界 寒武系。主要分布在戈山至长峰峪山系，曹庄、夹山至柴火山山系，光山至崖山山系，米山至泽山山系及尧山、青龙山一带。由老到新岩性为：
下统下部为杂色页岩、灰岩互层，页岩以紫红色为主；上部为含燧石团块灰岩（含海绿石石灰岩），鲜红色易碎页岩、猪肝色云母页岩夹少量灰岩。
中统具交错层理之砂岩及含海绿石灰岩、猪肝色含云母质砂质页岩、中厚层鲕状灰岩及结晶灰岩、泥质条带状中厚层灰岩、泥质灰岩、薄层鲕状灰岩及黄绿色页岩及中厚层灰岩。已经勘探的城南3公里处夹山石灰岩矿即属厚层条带灰岩、乳白色结晶灰岩、深灰色厚层灰岩。
上统由下至上依次为：薄层泥质条带灰岩、黄绿色紫色页岩夹灰岩扁豆体、薄层泥质条带灰岩、砾状灰岩、竹叶状灰岩及灰岩、绿色页岩、中厚层灰岩及缅状灰岩、泥质条带灰岩、结晶白云质灰岩。
奥陶系。分布与寒武系相同。
下统冶里亮甲山组，岩性为薄层状白云质灰岩夹数层小竹叶状白云质灰岩、含燧石结核中厚层白云质灰岩、白云质灰岩。
中统马家沟组，以深灰色、灰白色致密厚层状质纯灰岩为主，夹薄层泥质灰岩、豹皮状灰岩和含硅质结核灰岩。
石炭系。分布在泉林一带，呈条带状分。岩性为砂岩、页岩夹石灰岩。
中生界 仅在泗水县北部有分布。侏罗系，岩性为红色砂岩、砂砾岩和紫色、黄绿色页岩。
新生界第四系 主要覆盖于阶地、河谷平地地表。泗南阶地和泗北平地为残坡积层红色、黄色重粘土，重砂土。泗南平地洪积层浅黄色重砂土含砾石。泗河滩地为冲积层砂砾。