晉城地層以古生界和新生界地層為主。其主要分佈情況如下：
新生界 第四系主要分佈於高平及晉城盆地，由坡積、洪積和沖積物組成，厚0～42米，巖性為棕紅、紫紅等粘土、亞粘土，夾細砂、粉砂及中粗砂和礫石層。第三系主要分佈於晉城市區以北至高平市區以南丘陵區，由巖性為土黃、灰綠、棕紅式粘土及砂質粘土，含有錳鐵質、鈣質結核。厚度12～20米，最厚40米。
中生界 白堊系晉城市無分佈。侏羅系晉城市無分佈。三迭系主要分佈於沁水縣城以北，高平市局部。由巖性為紅色、磚紅色中細粒長石砂岩、沙質泥岩、頁岩及灰綠色、黃綠色、灰白色長砂岩等組成。
古生界 二迭系主要分佈於沁水拗陷中，從高平、陵川經晉城到陽城、沁水弧形出路。由細砂碎悄巖及泥質岩組成，中下部含豐富的植物化石。厚度為141～795米。石炭系主要分佈於陵川、陽城、沁水。由沙岩、頁岩、泥岩、鋁土礦、灰巖及煤層、鐵礦黃鐵礦等組成，厚32～252米。泥盆系晉城市無分佈。志留系晉城市無分佈。奧陶系分佈較廣。由灰巖、泥灰岩和含燧石白雲岩組成。厚476～700米。寒武系市區東部和南部，陵川、晉城、陽城和沁水呈弧形代狀分佈。由礫岩、砂岩、頁岩、泥灰岩、狀灰巖、竹葉狀灰巖和白雲等組成，厚377～570米。
元古界 主要分佈於陽城縣羊圈底廟以南一帶。由變質礫岩、紅色厚層粗粒變質長石、石英砂岩和絹雲片岩、絹雲石英片岩、綠泥白雲片岩組成，厚354米。陵川縣和陽城縣一帶。由石英砂岩、石英岩狀的砂岩灰紫紅色頁岩、含海綠隸石石英砂岩夾頁岩及含灰巖、泥灰質白雲岩組成。厚555～1200米。李圪塔、橫河、楊柏一帶厚幾米到幾千米。
太古界 零星分佈於東部和西南部出路在陵川橫水、大河口和邁河一帶及陽城縣羊圈底廟一帶。陵川大河口主要為片麻岩系地層，陽城羊圈底廟有黑雲、片岩、黑雲片岩和二長片岩、魚閃片岩和片麻岩，局部有透鏡狀大理岩。厚度分別大於300米、500米。
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