Miasto leży na styku 2 jednostek tektonicznych, które dzielą je na dwie części. Południowa część leży na terenie płaszczowiny skolskiej, natomiast północna na zapadlisku przedkarpackim. W rejonie Rzeszowa próg Karpat jest wyraźnie obniżony, co powoduje, że najmłodsze utwory geologiczne zapadliska "wkroczyły już w tereny górskie tworząc tzw. "Zatokę Rzeszowską". Linia dzieląca dwie jednostki przebiega wzdłuż linii Wielopole – Iwierzyce – Zalesie – Markowa[7]. Na terenie środkowej części województwa wyznaczają ją antykliny: Brzezna, Babic, Wielopolski, Kąkolówki i Czerwonek. Najstarsze utwory skalne pochodzą z kredy górnej, należą do nich głównie bakulitowe margle (między Rzeszowem i Przemyślem, zlepieńce i czarne iły (na południe od Rzeszowa i Dębicy) oraz charakterystyczne wapniste piaskowce W okolicy Rzeszowa ostatnia warstwa pochodzi z młodszego wieku mioceńskiego, co tłumaczy powstanie charakterystycznej "wyspy fliszowej" między Bzianką a Będziemyślem, nazwanej przez Henryka Świdzińskiego Półwyspem Trzciany.

W powiecie rzeszowskim występują złoża gazo- i roponośne (w szczególności w regionie Przedgórza (Zapadlisko przedkarpackie). Na południe, pod Rzeszowem w sąsiednich gminach (Boguchwała, Błażowa) znajdują się złoża łupków melilitowych, które ze względu na własności mechaniczne są dobrej jakości surowcem budowlanym. Na południowy zachód z kolei (Lubenia) występują gipsy krystaliczne i laminowane wieku mioceńskiego.