观山湖区在大地构造上处于扬子准地台的黔北台隆，以前泥盆纪褶皱为准地台，地层以石灰岩为主，还有少量的白云岩及砂岩。地貌属黔中喀斯特地貌区，分布较广的是石灰岩，经过强烈溶蚀后形成喀斯特地貌。地形西高东低，以岩溶地貌与常态地貌交织分层为主要格局。西部为南北向褶皱、断层山脉的云归山和九龙山，分别为寒武纪砂岩、页岩、白云岩和前震旦系浅变质岩，中间夹有震旦系白云岩。百花湖区诸峰丘呈典型锥状喀斯特山丘。朱昌镇一带为三叠系石灰岩、白云岩夹少量页岩及粘土岩形成的溶丘洼地、残丘坡地地貌。
