В геологическом строении района участвуют осадочные породы. В верхней части разреза, до глубины 150-200 м, развиты породы пермского и юрского возраста. Они на большей части территории района перекрыты чехлом четвертичных отложений. Их мощность невелика, колеблется от 0,5 до 10 м. По склонам речных долин и оврагов на дневную поверхность выходят коренные породы.

Верхнепермские отложения (казанский и татарский ярусы) представляют собой комплекс карбонатно-терригенных пород. Они  представлены мергелями, песчаниками, глинами, алевролитами, реже доломитами.

На территории района верхнепермские отложения вблизи к дневной поверхности почти целиком представлены пестроцветными породами татарского яруса. Обнажения татарского яруса можно видеть на крутых берегах рек и притоков рек Сорма, Хирлеп, Аба-Сирма в виде красно-бурых с разноцветными прослойками глин. По данным И.К. Илларионова (1947 г) толща татарского яруса в районе местами достигает 200-250 м., по мере продвижения к югу она уменьшается. Этот ярус по литологическому составу пород подвергнут значительным изменениям. Содержание CaO в отдельных прослоях колеблется в пределах 20-50% и Mg 0-0,5-17%.

Породы казанского яруса, как более глубоколежащие и выступающие в связи с этим на дневную поверхность в очень редких местах, в почвообразовании непосредственного участия почти не имеют. В основном они лежат в основании более молодых отложений. Главным образом о представляют интерес с точки зрения использования их в качестве сырья для производства известняковой и доломитовой муки, а также для добывания бутового камня для строительства.

Пермские отложения перекрыты юрскими образованиями глинами с прослоями и линзами песков. Однако, они имеют значительно меньше распространение на территории района и встречаются только северо- восточнее реки Сорма, в обнажении глубоких оврагов у деревень Чувашская Сорма, Алгукасси, в окрестностях села Аликово, деревни Эренары. Отличительными признаками этих пород являются конкреции фосфоритов, из окаменелостей встречаются белемниты и аммониты.

Юрские глины начинают встречаться у самого берега Волги и по направлению к югу площади их увеличиваются. Они встречаются в виде островов главным образом приурочиваясь к водораздельным плато. Эти породы на территории района принимают большое участие в процессах почвообразования. Они характеризуются тяжелым механическим составом, очень плотным сложением, зеленоватой окраской и слабой водопроницаемостью. В некоторых местах они прикрыты меловыми отложениями или послeтретичными образованиями, имеющими характер лесcoвидных глин и суглинков, древнеaллювиальными песками современным речным аллювием.

Более молодой и широко распространенной породой на территории района являются лесcовидные глины и суглинки. Эти отложения относятся к четвертичному периоду. На них образовались большинство современных почв. Лессовидные суглинки характеризуются отсутствием песчаных и значительным содержанием тонких пылеватых частиц. Они имеют желто- бурый цвет, часто карбонатные, сильнопористые, рыхлые. В сухом состоянии под давлением пальцев легко рассыпаются.

Район небогат природными ресурсами: повсеместно встречаются глина, песок, камень, известь, торф, подземные воды, которые широко используются в хозяйстве. Выявлено 5 месторождений полезных ископаемых, 3 из них кирпичные глины (на востоке эксплуатируемое Анаткаcинское, 2 резевных: Шумшевашское на западе Аликовское). Имеются месторождения строительного песка (резервное Асакасинское  востоке района) и карбонатного сырья (Яндобинское). Площади небольшими месторождениями сконцентрированы на границе с Красноармейским районом. Промышленная разработка их не ведется.