县内出露地层最古老的为中元古界，该地层分布于县南部，约占全县面积二分之一。晚元古震旦系次之，散布于中元古界之中。古生代六个纪（寒武一二叠纪）之地层出露齐全，主要分布于东至县城东及以北几个地区。中生代地层缺侏罗系，白垩系零星出露于东流镇及南隅，新生代缺第三系地层。第四系地层分布于长江南岸及河湖周围（注：代、纪、世期为地质年代单位名称，界、系、统、层〈组〉为地层单位名称）。各时代地层自老到新分述如下：
一、中元古界
分布于县城南杨家山、罗汉尖、大陂堰以南广大地区，约占全县面积二分之一。由喷出岩、沉积岩、变质岩组成。主要为轻度变质的中性喷出岩（灰绿色具有杏仁状之安山岩、凝灰岩），灰白、棕黄色厚层至块状石英砂岩、长石石英砂岩（顶部含砾石），黄绿、灰绿、灰黑色之板岩、千枚岩、及砂岩、粉砂岩。
二、震旦系
主要分布县城以西梅山岭，县城南花园里、县境南隅铁炉、石门街等地。常在元古界地层中或其邻近处出露，成块状或条带状，面积小，由变质岩、沉积岩组成。主要为黑白相间的硅质岩、灰一黑色硅质页岩、泥质板岩、灰、绿灰、浅灰色、紫色砾岩、含砾中粒砂岩、含砾砂岩、含砾粉砂岩、泥质板岩夹砂岩。
三、寒武系
分布于县城东成L形，县城北花山、潘冲、葛源西峰尖等地多成长条状延伸，县南部永丰乡内有一处出露，全力沉积岩。为黑灰色薄层石灰岩，中厚层泥灰岩，灰、灰绿、黑灰薄层—细层理页岩夹炭质页岩、硅质页岩。含三叶虫、海绵骨针化石。县城东南拱秀阁之岩层中，含石煤透镜体及零星的磷结核。
四、奥陶系
主要分布于城东姚家——大鹅山、小山西北李家、合镇西等处。常与寒武系地层相邻。面积小，为沉积岩。黑灰、灰黄色页岩、灰色瘤状石灰岩，紫红色薄——中厚层瘤状石灰岩（此岩层特命名为东至组），灰色、灰黑色石灰岩、灰质白云岩。化石丰富，有三叶虫、腹足类（角石）、头足类。
五、志留系
在县境西北部，主要分布于香口、张溪东与南及葛仙欧家。常与古生代地层相邻出露，面积较广，为沉积生成的砂页岩。有灰绿、黄绿色中厚层砂岩夹细砂岩、砂质页岩、页岩，松软易分化。淡紫红、淡黄绿中——厚层细砂岩，坚硬，具交错层理。富含笔石化石、亦有腕足类、腹足类化石。
六、泥盆系
主要分布张溪北、葛仙欧家南，成条带状延伸，白笏东为环形蛇曲状。砂岩为主，陆相沉积。灰白、淡紫色粗粒砂岩，含砾砂岩并有杂色页岩、细粒石英砂岩、粉砂岩。部分地段夹有劣煤层和赤铁矿层，底部有石英砾岩。富含植物化石。
七、石炭系
分布于葛仙欧家南井塘山及香口等地，与泥盆系、二叠系相邻。零星出露，总厚度仅80多米。沉积生成的石灰岩。有浅灰、深灰色中——厚层致密球状灰岩，浅灰、灰色厚层至块状致密灰岩，浅灰、灰色略具粉红色巨厚层至块状致密灰岩、灰质白云岩，浅灰色厚层状纯灰岩，底部有极薄黄色泥灰岩，易风化。灰岩质纯，可作熔剂、水泥原料。富含科化石，并含珊瑚、腕足类化石。
八、二叠系
分布于县境西北部香口及张溪镇、升金湖南岸之间，呈条带状及环曲状，厚度薄，面积小。沉积生成之灰岩、硅质页岩。主要为灰黑色中——厚层燧石结核（条带状）灰岩，深灰、灰黑色厚层含沥青质灰岩（臭灰岩），夹褐灰色中厚层灰岩。富含、珊瑚、腹足类化石。底部由黄、灰黑、紫灰色含灰质粉砂质页岩、粉砂岩及少量炭质页岩夹煤层。在张溪东有灰黑色薄层硅质页岩夹燧石层，含锰土层及磷结核层。
九、三叠系
分布于升金湖南岸两处及葛仙欧家白石村，为不规则块状，面积小。灰色厚层块状致密灰岩，下部夹白云质灰岩及泥质瘤状灰岩、灰色薄层灰岩，含黄绿色钙质页岩。有菊石、瓣鳃类化石。
十、白垩系
分布于县境西北部东流镇、南屋下及县境南端朱家砻，呈块状。紫红色中——厚层砾岩夹含砾砂岩、砂岩。以明显角度不整合覆盖在较老地层之上，交错层理清楚，砾石分选差，砾径3—4厘米，大者高达50厘米。
十一、第四系
长江东岸是早期沉积物，为浅黄色粉砂质粘土、亚粘土、赭红色虫状粘土、灰黄棕黄色砂砾层。长江南岸与升金湖之间是现代冲积层，为灰、灰黄色粉砂质亚粘土、砂、砾，厚度可达100米。其他河流两岸现代冲积层一般厚在10米以下。升金湖四周构成二级阶地，海拔20—30米，为黄褐色、棕黄色粘土含砾、砂。