一、地层
县境内地层，属华北地层区鲁西地层分区。按地层时代，由老到新为元古界、古生界和新生界。
（一）元古界
境内仅有上元古界，其形成距今6至10亿年，是县境内最古老的地层，出露于东北部的馒顶山至老龙脊一带。该界的青白口系，岩性以石英岩、硅质灰岩、石灰岩、钙质岩为主，产迭层石及各种藻类化石，出露厚度约200米。震旦系，岩性以石灰岩、灰质白云岩、页岩为主，产迭层石及各种藻类化石，出露厚度约100米。
（二）古生界
古生界寒武系的下统岩性有紫红色页岩、豹皮状灰岩、瘤状灰岩、长石石英粉砂岩；中统岩性有石英粉砂岩、砂灰岩、鲕状灰岩、灰质白云岩、白云岩，是水泥灰岩、溶剂白云岩的产出层位；上统岩性有薄层灰岩、白云质灰岩、竹叶状灰岩等。寒武系盛产三叶虫、腕足类、腹足类及藻类化石，广泛出露于馒顶山一带，总厚度730至1100米。该界奥陶系，县境内仅发育其下统及中统的下部。下统岩性有钙质页岩、白云质灰岩、石灰岩、硅质结核灰岩及灰质白云岩，是县内优质水泥灰岩的主要产出层位；中统岩性为白云岩夹泥质灰岩。奥陶系盛产头足类、腕足类、腹足类等化石，广泛出露于化家湖附近和烈山、十里长山一带，总厚度332至565米。在奥陶系中统之上，全县普遍缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系及石炭系下统，仅有石炭系中、上统，并呈假整合覆于奥陶系中统之上。石炭系中统岩性为铁铝质粘土岩、石灰岩、泥岩，含赤铁矿结核及夹铝土页岩，但其含铁量和铝、硅比值都偏低，未达到铁矿、铝土矿的工业指标。石炭系上统岩性为石灰岩、砂质页岩、泥岩互层，夹薄层煤3至6层，一般均在可采厚度之下。石炭系盛产类、腕足类、植物等化石，县内主要隐伏分布于平原地区，仅在大山头至王庄附近有零星出露，总厚度130至160米。该界二迭系分为下统和上统。下统是本县主要含煤地层，岩性主要为砂岩、粉砂岩、泥岩互层，盛产植物化石，主要隐伏分布于平原地区，仅在烈山至青龙山的西坡部份出露。下统上、下划分两个组，下部为山西组，厚度120米左右，含煤2至4层，其中D（或称10）煤层为稳定的主要可采煤层。上部为下石盒子组，厚度100米左右，含煤3至6层，其中F（或称8）煤层基本稳定，多数地区为可采煤层，G（或称7）煤层为稳定的主要可采煤层。该组底部普遍发育一层铝土泥岩，分布稳定，既是煤层对比的可靠标志，也是良好的硬质耐火粘土矿产。二迭系上统，隐伏分布于南坪、铁佛附近，上、下也分为两个组。下部为上石盒子组，岩性是砂岩、粉砂岩、泥岩互层，厚度为560至630米，含煤4至10层，一般是不可采煤层，唯县境南部H（或称6）、L(或称3）煤层较好，为局部可来煤层。上部为石千峰组，岩性是紫红色粉砂岩、泥岩、砂岩互层，厚度大于800米。
三迭系、侏罗系、白垩系在县境内缺失。
(三）新生界
新生界的下第三系，岩性为砖红色和浅灰色砾岩、砂岩、砂质页岩、泥岩。局部夹薄层石膏，呈不整合覆于下伏地层之上，厚度变化较大，为138至349米。地表无出露、隐伏分布于大李家、海孜、南坪一带。上第三系至第四系，岩性以砾石、亚粘土、亚砂土为主，呈不整合覆于下伏地层之上。厚度变化大，在县境的东北部较薄，西南部较厚，最大厚度约500米。分布范围广，遍布于县内平原地区。
二、地质构造
印支期至燕山早期强烈的地壳运动，在我国东部沿海形成了巨大的北北东向构造，谓之新华夏系。我县处于其第二沉降带的东缘，各种构造形迹均受其直接控制，同时，亦受到长期发育的纬向构造及淮阴弧形构造的影响，以致形成了现有的构造格局。县内主要构造形迹有5个。
蒋河至五沟向斜系。境内保存较好的有蒋河复式向斜、百善向斜、五沟向斜。蒋河复式向斜，轴向近南北，长达100公里，县内仅有其南段，分布于钟楼、刘桥一带，全被新生界覆盖。核部开阔，由石千峰组组成，两翼平缓，保存着完好的二迭系含煤岩系，次级平缓褶皱发育。其最南端昂起部即为刘桥煤矿区。百善向斜，南起百善集，经姬庄至洪河，南北长约11公里，东西宽3公里。轴向近南北，并向西凸出呈月牙形。核部为下石盒子组，两翼地层倾角平缓，一般5度左右，为一舒缓对称的短轴向斜。百善煤矿位于该向斜之中。五沟向斜位于童亭背斜之西南，五沟至界沟一带。轴向北北西，长约15公里。核部由下石盒子组构成，两翼地层由山西组、石炭系构成，地层倾角一般10至20度。向斜之中分布有界沟、五沟、袁店等煤矿。
萧县至童亭背斜系。由于枢纽起伏及断层的分割错动，将萧县至童亭背斜系自然地划分成萧县复背斜、徐楼背斜和童亭背斜。萧县复背斜，轴向北北东至南北向，长达45公里，县境内仅有其南端，分布在县城附近。核部为寒武系下统，两翼地层为寒武系中、上统及奥陶系。东翼倾角46至70度不等，西翼倾角更陡，局部甚至倒转。徐楼背斜，为一隐伏背斜，分布于徐楼至楚庙一带，轴向北东，倾角10度左右，长约20公里，宽7公里。核部为奥陶系下统，西翼地层倾角25至30度，东翼倾角稍陡。核部有闪长玢岩体侵入，在其与奥陶系石灰岩的接触带形成了石楼铁矿。童亭背斜，隐伏分布于童亭至郭集一带，轴向近南北，南端向南东方向偏转，长约18公里，宽4公里。核部为奥陶系，四周由石炭系、二迭系自然封闭。西翼地层倾角10度左右，东翼地层倾角15至20度。两翼煤系地层发育，煤炭储量丰富，韩村、临涣、任楼、许疃等煤矿均在其中。
闸河至南坪向斜系。其主体划分为闸河复向斜、烈山至蔡山向斜、南坪向斜。闸河复向斜，为一隐伏向斜，轴向北北东，长约48公里，宽约10公里。向斜内次级褶皱发育，核部由上石盒子组构成。县境内仅有其最南端，分布在濉溪镇及其四周，处于向斜轴之南昂起端，故岩层走向为近东西向，倾角10至20度。烈山至蔡山向斜，轴向北北东，长约12公里。核部为下石盒子组构成，两翼由山西组及石炭系构成，地层倾角西翼10至20度，东翼较陡。向斜之北段东翼被断层所截，发育不完整，为一不对称向斜。由于断层错开，自然分为烈山向斜、蔡山向斜。南坪向斜，轴向近南北，略向南东偏转。核部较宽阔，由石千峰组构成，翼部为上石盒子组至山西组构成。向斜枢纽之两端均呈昂起趋势。南北长约26公里，地层倾角平缓。
皇藏峪复背斜。轴向北北东，长约50公里。县境内仅有其南段，分布在蔡里、马桥一带，主要由寒武系、奥陶系组成，核部位于馒顶山，由青白口系构成。该复背斜中次级褶皱及沿走向迭瓦状断层发育。
符离集断层。该断层是县境内最大、活动时间最长的一条断层，呈东西向延伸，长达100公里。断层性质为正断层，属长期活动的纬向构造。断层面倾向南，倾角较陡。北盘地层老，南盘地层新，断距在700米以上。因断层沿线两侧分布着许多闪长岩类岩体，故此断层应为导岩、导矿断层。
三、侵入岩
县境内侵入岩分布较广，一般规模较小，多以岩床、岩脉产出，少数呈岩株。除在县境东北部有少数小岩脉、岩床出露外，其余皆隐伏于地下。
本县绝大多数侵入岩为燕山早期侵入岩。前常家岩体最大，面积25平方公里。较大的岩体有邹楼岩体、石楼岩体、前马场岩体、十里长山岩体等，其同位素年龄在128至174万年间。岩性以闪长玢岩为主，石英闪长玢岩、闪长岩次之。闪长玢岩呈灰至灰绿色，斑状结构，斑晶成份以中长石为主，少量角闪石、黑云母及石英。中长石呈自形至半自形，具环带状构造和清晰的聚片双晶，粒径一般为0.5至3毫米，基质为细晶至微晶结构，矿物成份由中长石、角闪石，钾长石及副矿物组成。闪长玢岩的各种主要矿物含量为：中长石75～85％，角闪石5～20％、石英0～5％，钾长石0～20％。其围岩多为寒武系、奥陶系。围岩中常见大理石化、矽卡岩化。在接触带附近往往形成接触交代型铁铜矿床。
燕山晚期侵入岩，县内仅发现有后马场岩体，呈岩墙状侵入前马场岩体之北部。岩墙走向北北西，倾向南西，倾角在70度以上，长700米，宽100米。岩性较复杂，且具明显的垂直分异现象，自上而下依次可分为黑云母闪长岩、辉长闪长岩、辉长～辉绿岩、橄长岩。岩体本身就是含矿岩体，在岩浆冷凝时，形成了岩浆溶离矿床，目前已探明的后马场铜镍矿床即是。