延河泉域位于太行山隆起之西南部，沁水凹陷的南部。区内各类构造形迹比较发育，主要有新华夏构造体系、东西向构造体系、南北向构造体系和北东向构造体系。泉域南部位于构造体系复合部位，断裂相互切割，岩石破碎，裂隙发育，不但为降雨入渗、地表水渗漏提供条件，同时形成地下水径流通道。可以说，大型构造控制了岩溶水系统边界，次级构造控制了地下水运动方向和排泄方式。
延河泉域地层发育比较齐全，大体呈自南向北由老到新分布，其出露的地层有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系。
