Η πεδιάδα της Μεσαορίας συνίσταται από σειρά ιζηματογενών πετρωμάτων η ηλικία των οποίων αρχίζει από την Ανώτερη Κρητιδική μέχρι και την Πλειστόκαινη. Το νότιο μέρος καλύπτεται από τον έντονα πτυχωμένο φλύσχη της Κυθρέας και χαρακτηρίζεται από λοφώδη τοπογραφία, ενώ το νότιο μέρος αποτελείται από σειρά ιζηματογενών πετρωμάτων, ελαφρά κεκλιμένων, γνωστή σαν Ιζηματογενής Περιφερειακή Σειρά του Τροόδους.
Η βάση της Ιζηματογενούς Σειράς του Τροόδους κατέχεται από το Σχηματισμό Περαπεδιού, Καρπανίου ηλικίας, ο οποίος επικάθεται με ασυμφωνία πάνω στις πίλλοου - λάβες του Τροόδους. Ο Σχηματισμός αυτός περιλαμβάνει λεπτές ασυνεχείς στρώσεις από φαιόχωμα (Terra Umbra), ραδιολαρίτες, ραδιολαριτικούς πηλίτες και μπεντονίτες. Το φαιόχωμα είναι ίζημα χρώματος καφέ ή και μαύρου, εμπλουτισμένο με σίδηρο, μαγγάνιο και διάφορα ιχνοστοιχεία. Είναι ανάλογο προς τα μεταλλοφόρα ιζήματα των ωκεανίων ράχεων των σημερινών ωκεανών που σχηματίζονται από τη δράση γεωθερμικών συστημάτων κατά τη διάρκεια της διακοπής της ηφαιστειακής δράσης. Το μεγαλύτερο πάχος του Σχηματισμού Περαπεδιού σπάνια υπερβαίνει τα 30 μ. Στις νότιες και νοτιοδυτικές παρυφές του Τροόδους όμως τα ιζήματα Καμπανίου - Κατωτέρου Μαιστριχτίου φθάνουν το πάχος των 750 μ. (Σχ. 4). Στο νότιο μέρος της Κύπρου τα ιζήματα είναι κυρίως ασβεστούχοι μπεντονίτες ενώ στη νοτιοδυτική Κύπρο τους μπεντονίτες αυτούς τους διαδέχονται ηφαιστειοκλαστικοί πηλίτες και άμμοι του Σχηματισμού Κανναβιούς.
Η σειρά των μη ασβεστούχων ιζημάτων Καμπανίου - Κατωτέρου Μαιστριχτίου μεταπίπτει προς τα άνω σε ασβεστούχα πελαγικά ιζήματα (Σχηματισμός Λευκάρων) που συνίστανται (από κάτω προς τα άνω) από ροζ ή άσπρες λεπτοπλακώδεις μάργες και κιμωλίες, κερατόλιθους, συμπαγείς κιμωλίες και τέλος σχιστές κιμωλίες και μάργες. Οι κιμωλίες του Σχηματισμού αυτού μαζί με τις μάργες (αργίλους) του Σχηματισμού Λευκωσίας αποτελούν την πρώτη ύλη παρασκευής τσιμέντου. Στη νοτιοδυτική και νοτιοανατολική Κύπρο, οι κιμωλίες των Λευκάρων επικαλύπτονται σε ορισμένες περιοχές από υφαλογενείς ασβεστόλιθους του Σχηματισμού Τέρρα (Κατώτερη Μειόκαινη). Το σχηματισμό αυτό, εάν υπάρχει, τον διαδέχεται προς τα άνω μια άλλη σειρά ασβεστούχων ιζημάτων γνωστή σαν Σχηματισμός της Πάχνας (Μέση Μειόκαινη). Η σειρά αυτή αποτελείται από εναλλασσόμενες στρώσεις κιμωλιών, μαργών και ψαμμιτών. Τα πετρώματα αυτά, κυρίως οι κιμωλίες και ψαμμίτες, χρησιμοποιούνται σε μεγάλη έκταση στην οικοδομική βιομηχανία σαν πλάκες, διακοσμητικές πέτρες, μάρμαρα, πλάκες φούρνων (Αθηένου) και άλλα. Προς το άνω μέρος της σειράς κατά τη διάρκεια απόσυρσης της θάλασσας, εναποτέθηκε γύψος, Μεσσηνίου ηλικίας (5 εκ. χρόνων). Ο γύψος απαντά σαν εβαποριτική φάση σχηματίζοντας ακανόνιστες στρώσεις και φακούς ποικίλου πάχους και καθαρότητας. Σε μια τουλάχιστον περίπτωση πλησίον του χωριού Μαρώνι, μεταξύ των κοιτασμάτων γύψου και του υπερκείμενου υφαλογενούς ασβεστόλιθου, εντοπίστηκε ένα σχετικά μικρό κοίτασμα σελεστίτη (θειικό οτρόντιο).
Ο υφαλογενής ασβεστόλιθος, κοραλλιογενής ασβεστόλιθος αβαθών υδάτων, γνωστός σαν Σχηματισμός Κορωνιάς (Ανώτερη Μέση Μειόκαινη- Ανώτερη Μειόκαινη), θεωρείται σαν παράλληλη φάση των ιζημάτων του Σχηματισμού Πάχνας. Στοιχεία από γεωτρήσεις δείχνουν ότι το πάχος του ασβεστόλιθου αυτού υπερβαίνει τα 120 μέτρα και σε πολλές περιπτώσεις εμπλέκεται με το γύψο στο βάθος. Ο ασβεστόλιθος αυτός χρησιμοποιείται σήμερα για την παραγωγή ασβέστη, θραυστής άμμου, μαρμαρόσκονης και άλλων προϊόντων.
Τον ασβεστόλιθο της Κορωνιάς, όπου υπάρχει, διαδέχονται οι Πλειοκαινικές μάργες του Σχηματισμού Λευκωσίας. Ο Σχηματισμός αυτός αποτελείται κυρίως από μάργες και ψαμμιτικές μάργες χρώματος γκρίζο - μπλε με δευτερευούσης σημασίας στρώσεις ψαμμιτικών ασβεστόλιθων και κροκάλων. Σε ορισμένες περιοχές, τις Πλειοκαινικές μάργες επικαλύπτουν ψαμμιτικοί ασβεστόλιθοι (πωρόλιθοι) και άμμοι του Σχηματισμού Αθαλάσσας (Ανώτερη Πλειόκαινη - Κατώτερη Πλειστόκαινη). Οι πωρόλιθοι της Αθαλάσσας χρησιμοποιήθηκαν εκτεταμένα στο παρελθόν και σε μικρότερο βαθμό σήμερα κυρίως στις περιοχές Λευκωσίας και Ορόκλινης, σαν οικοδομικό υλικό.
Η απαρχή της Πλειστόκαινης περιόδου συνοδεύεται με δραστική ανύψωση του Οφιολιθικού Συμπλέγματος του Τροόδους. Η ανύψωση αυτή είχε σαν αποτέλεσμα την έντονη διάβρωση και τη δημιουργία εκτεταμένων σχηματισμών χαλικιών και άμμων γνωστών σαν Σύναγμα.
Τέλος σύγχρονες αλλουβιακές αποθέσεις καλύπτουν ένα σημαντικό μέρος της πεδιάδας της Μεσαορίας και μαζί με τις αναβαθμίδες και τις ανυψωμένες παραλίες, τις νότιες και νοτιοδυτικές παραλιακές περιοχές. Στο Σχ. 4 δίδεται μια γενική εικόνα της στρωματογραφίας της Ιζηματογενούς Περιφερειακής Ζώνης του Τροόδους.