Από γεωλογικής απόψεως, η επαρχία Λεμεσού αποτελείται από ποικίλες αποθέσεις πυριγενούς και ιζηματογενούς προελεύσεως, με διάταξη και ιδιότητες που προσδίδουν στο τοπίο ένα ιδιαίτερο σχήμα και χρώμα. Οι αποθέσεις αυτές και η κατανομή τους έχουν ως ακολούθως:
1. Πυριγενή (οφιολιθικά) πετρώματα
Στην περιοχή του Οφιολιθικού Συμπλέγματος του Τροόδους, που εμπίπτει στα διοικητικά όρια της επαρχίας Λεμεσού, απαντάται μια ποικιλία πυριγενών πετρωμάτων που περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
α. Πλουτώνια πετρώματα: Καταλαμβάνουν μια σημαντική έκταση και περιλαμβάνουν τον χαρτζβουργίτη, τον σερπεντινίτη, τον δουνίτη, τον βερλίτη, τον πυροξενίτη, τους γάββρους και τους πλαγιογρανίτες. Τα πετρώματα αυτά εμφανίζονται υπό μορφή σχεδόν ομόκεντρων κύκλων γύρω από τον Όλυμπο καθώς επίσης και στο δάσος της Λεμεσού.
Χαρτζβουργίτης: Υπερβασικό πέτρωμα που αποτελείται κυρίως από τα ορυκτά ολιβίνη και ενστατίτη (ορθοπυρόξενο) και από ελάχιστο (1-2%) χρωμίτη. Τα κοιτάσματα του χρωμίτη περιορίζονται στο κατώτερο μέρος του χαρτζβουργίτη και συνδέονται με φακούς και ζώνες δουνίτη. Ο χαρτζβουργίτης βρίσκεται γύρω από την κορυφή του Τροόδους.
Σερπεντινίτης: Πρόκειται για σερπεντινιωμένο χαρτζβουργίτη, στον οποίο βρίσκονται τα γνωστά κοιτάσματα του αμιάντου. Καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της διοικητικής έκτασης του χωριού Πάνω Αμίαντος και το βορειοανατολικό τμήμα του χωριού Πάνω Πλάτρες.
Δουνίτης: Το υπερβασικό αυτό πέτρωμα αποτελείται κυρίως από το ορυκτό ολιβίνη με ελάχιστο χρωμίτη. Απαντάται σε μικρές εκτάσεις στα νότια του Τροόδους, στα ανατολικά του χωριού Πρόδρομος και στα νότια του χωριού Πάνω Αμίαντος.
Βερλίτης: Εκτείνεται γύρω από τα προηγούμενα πετρώματα, και αποτελείται από ολιβίνη και κλινοπυροξένους. Απαντάται σε σχετικά μικρές εκτάσεις των χωριών Πρόδρομος, Παλαιόμυλος, Άγιος Δημήτριος, Φοινί, Πάνω Πλάτρες, Κάτω Πλάτρες, Κάτω Αμίαντος, Πελέντρι και Μονιάτης καθώς και στο δάσος της Λεμεσού.
Πυροξενίτης: Υπερβασικό πέτρωμα που μαζί με τον δουνίτη και τον βερλίτη απαντάται σε στρώσεις πάνω στον χαρτζβουργίτη. Βρίσκεται στα δυτικά του Ολύμπου, στο δάσος της Λεμεσού και στα βόρεια του χωριού Σανίδα.
Γάββροι: Τα πυριγενή αυτά πετρώματα καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις της επαρχίας, περιβάλλοντας τα προηγούμενα πετρώματα. Συγκεκριμένα απαντώνται γύρω από το Τρόοδος, στο δάσος της Λεμεσού καθώς και βόρεια του δάσους. Οι γάββροι λόγω τεκτονικών επιδράσεων χαρακτηρίζονται από πολλά ρήγματα και θρυμματισμένες ζώνες, γι’ αυτό και παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη υδροφορία απ’ όλα τα πυριγενή πετρώματα.
Πλαγιογρανίτες: Τα πετρώματα αυτά, που περιλαμβάνουν τους γρανοφύρες, τρονγεμίτες και άλλα όξινα πετρώματα, είναι πολύ σκληρά όταν δεν έχουν υποστεί τεκτονισμό ή φυσικοχημικές αλλοιώσεις. Συνήθως εμφανίζονται στην περιφέρεια του γάββρου ή σε μικρότερες εκτάσεις μέσα σ’ αυτόν ή ακόμη σπανιότερα μέσα στον διαβάση. Οι πλαγιογρανίτες βρίσκονται σε μικρές σχετικά εκτάσεις των χωριών Λεμύθου, Πρόδρομος, Παλαιόμυλος, Τρεις Ελιές, Καμινάρια, Φοινί, Μονιάτης, Πελέντρι, Κάτω Αμίαντος, Δύμες, Κυπερούντα, Χανδριά, Άγιος Παύλος, - Άγιος Κωνσταντίνος, Καλό Χωριό, Λουβαράς, Διερώνα, Μαθικολώνη και Κελλάκι.
β. Σύστημα πολλαπλών φλεβών: Περιλαμβάνει τον διαβάση και τον Ορίζοντα Βάσης.
Διαβάσης: Το πέτρωμα αυτό, που ανήκει στην κατηγορία των φλεβικών πετρωμάτων, καταλαμβάνει τη μεγαλύτερη έκταση του Οφιολιθικού Συμπλέγματος του Τροόδους. Αποτελείται από σειρά βασαλτικών και δολεριτικών φλεβών που είναι τροφοδότες των υπερκείμενων πίλλοου - λαβών. Καταλαμβάνει μεγάλο τμήμα της διοικητικής έκτασης των χωριών Λεμύθου, Τρεις Ελιές, Καμινάρια, Φοινί, Κάτω Πλάτρες, Μανδριά, Πάνω Πλάτρες, Πέρα Πεδί, Κουκά, Μονιάτης, Τριμίκλινη, Άγιος Μάμας, Πελέντρι, Ζωοπηγή, Κάτω Μύλος, Ποταμίτισσα, Καλό Χωριό, Αγρός, Άγιος Ιωάννης, Άγιος Θεόδωρος, Συκόπετρα, Άγιος Κωνσταντίνος, Άγιος Παύλος, Λουβαράς, Διερώνα, Αρακαπάς, Επταγώνια, Πραστειό, Κελλάκι, Κλωνάρι, Βίκλα, Βάσα, Μοναγρούλλι, Παρεκκλησιά και Μαθικολώνη. Στον διαβάση βρίσκονται τα περισσότερα λατομεία παραγωγής θραυστών σκύρων και άμμου. Τα κυριότερα από αυτά απαντώνται στις περιοχές Μοναγρουλλιού, Παρεκκλησιάς και Αγίου Μάμα.
Ορίζοντας Βάσης: Αποτελείται από 80%-90% περίπου φλέβες και 10%-20% πίλλοου - λάβες. Απαντάται στα χωριά Ασγάτα, Μοναγρούλλι, Βάσα, Πύργος, Παρεκκλησιά, Αρμενοχώρι, Ακαπνού, Επταγώνια, Γεράσα, Άγιος Μάμας, Κάτω Πλάτρες και Όμοδος.
γ. Πίλλοου λάβες: Πρόκειται για υποθαλάσσιες εκχύσεις που ορυκτολογικά μοιάζουν με τον διαβάση. Έχουν μαξιλαροειδές σχήμα, γι’ αυτό και είναι γνωστές σαν πίλλοου - λάβες. Οι λάβες κάμνουν αισθητή την παρουσία τους στα χωριά Ασγάτα, Μοναγρούλλι, Μονή, Πύργος, Παρεκκλησιά, Ακρούντα, Αρμενοχώρι, Ακαπνού, Επταγώνια, Αρακαπάς, Καλό Χωριό, Άγιος Μάμας, Τριμίκλινη, Κουκά, Καπηλειό και Μανδριά. Σε μικρότερη έκταση απαντώνται επίσης στα χωριά Φοινικάρια, Μαθικολώνη, Αψιού, Γεράσα, Όμοδος, Κάτω Πλάτρες, Πέρα Πεδί και Βάσα.
2. Ιζηματογενή πετρώματα
Στην επαρχία Λεμεσού απαντάται μια μεγάλη ποικιλία ιζηματογενών πετρωμάτων, η ηλικία των οποίων κυμαίνεται από την Ανώτερη Κρητιδική (Καμπάνιο), μέχρι την πρόσφατη Ολόκαινη εποχή. Οι σχηματισμοί αυτοί και η κατανομή τους στην επαρχία έχουν ως εξής:
α. Σχηματισμός Πέρα Πεδιού: Η βάση της Ιζηματογενούς Σειράς του Τροόδους καταλαμβάνεται από τα πετρώματα του Σχηματισμού Πέρα Πεδιού, καμπανίου ηλικίας, τα οποία επικάθονται με ασυμφωνία πάνω στις μαξιλαροειδείς λάβες. Ο Σχηματισμός αυτός περιλαμβάνει λεπτές ασυνεχείς στρώσεις από φαιόχωμα (Terra Umbra), ραδιολαρίτες, ραδιολαριτικούς πηλίτες και μπεντονίτες. Απαντάται σε πολύ μικρές εκτάσεις στα βόρεια των χωριών Κουκά, Κορφή, Γεράσα και Αψιού.
β. Σχηματισμός Μονής: Ο Σχηματισμός αυτός, μαιστριχτίου ηλικίας, αποτελείται από αργίλλους μέσα στους οποίους βρίσκονται τεμάχια αρχαιοτέρων πετρωμάτων, πιθανόν του Συμπλέγματος των Μαμωνιών. Τα πετρώματα αυτά βρίσκονται στη διοικητική έκταση των χωριών Πεντάκωμο, Μοναγρούλλι, Πύργος, Μονή, Παρεκκλησιά, Άγιος Τύχωνας, Αρμενοχώρι, Φοινικάρια, Ακρούντα και Μαθικολώνη.
γ. Σχηματισμός Λευκάρων: Αποτελείται από ασβεστούχα πελαγικά ιζήματα που αποτελούνται (από κάτω προς τα πάνω) από ροζ ή άσπρες λεπτοπλακώδεις μάργες και κιμωλίες, κερατολίθους, συμπαγείς κιμωλίες, και τέλος σχιστές κιμωλίες και μάργες. Ο Σχηματισμός Λευκάρων είναι παλαιόκαινης - ολιγόκαινης ηλικίας και απαντάται στη λοφώδη περιφέρεια της επαρχίας και ιδιαίτερα στη διοικητική έκταση των χωριών Ασγάτα, Πεντάκωμο, Μοναγρούλλι, Μονή, Πύργος, Παρεκκλησιά, Άγιος Τύχωνας, Αρμενοχώρι, Φοινικάρια, Ακρούντα, Μαθικολώνη, Αψιού, Γεράσα, Κορφή, Λιμνάτης, Άγιος Μάμας, Λάνια, Τριμίκλινη, Συλίκου, Δωρός, Άγιος Γεώργιος, Μονάγρι, Κουκά, Πέρα Πεδί, Κοιλάνι, Μανδριά και Όμοδος.
δ. Σχηματισμός Πάχνας: Η σειρά αυτή αποτελείται από εναλλασσόμενες στρώσεις κιμωλιών, μαργών και ψαμμιτών της Μεσομειόκαινης περιόδου. Καταλαμβάνει το μεγαλύτερο τμήμα της λοφώδους Περιφέρειας της επαρχίας.
ε. Σχηματισμός Καλαβασού: Αποτελείται από γύψο μεσσηνίου ηλικίας, που απαντάται σαν εβαπορική φάση. Διακρίνεται σε στρώσεις ποικίλου πάχους με τρία διαφορετικά είδη γύψου. Εμφανίζεται σε μικρές εκτάσεις στα δυτικά του χωριού Αυδήμου, στα ανατολικά του χωριού Πισσούρι καθώς και στα δυτικά και νότια του χωριού Αλέκτορα.
στ. Σχηματισμός Κορωνιάς: Ο υφαλογενής ασβεστόλιθος, κοραλλιογενής ασβεστόλιθος αβαθών υδάτων, γνωστός σαν Σχηματισμός Κορωνιάς, θεωρείται σαν παράλληλη φάση των ιζημάτων του Σχηματισμού Πάχνας. Η ηλικία του είναι μέση μειόκαινη - ανώτερη μειόκαινη και απαντάται στη διοικητική έκταση των χωριών Αρμενοχώρι, Παρεκκλησιά, Πύργος και Άγιος Τύχωνας.
ζ. Σχηματισμός Λευκωσίας: Αποτελείται από πλειοκαινικές μάργες και ψαμμιτικές μάργες χρώματος γκριζομπλέ με δευτερευούσης σημασίας στρώσεις ασβεστολιθικών ψαμμιτών και κροκαλών. Εμφανίζεται στη διοικητική έκταση των χωριών Πισσούρι, Αλέκτορα, Αυδήμου και Παραμάλι.
η. Σχηματισμός Αθαλάσσας: Ο Σχηματισμός αυτός ανώτερης πλειόκαινης - κατώτερης πλειστόκαινης ηλικίας, αποτελείται από ασβεστολιθικούς ψαμμίτες (πωρόλιθους) και άμμους, που σε ορισμένες περιπτώσεις επικαλύπτουν τις αποθέσεις του Σχηματισμού Λευκωσίας. Βρίσκεται στα χωριά Πισσούρι, Παραμάλι, Αυδήμου, Επισκοπή, Κολόσσι, Τραχώνι, Τσερκέζ και Ακρωτήρι.
θ. Σχηματισμός Αναβαθμίδων: Αποτελείται από αμμοχαλικώδεις ή και αργιλλώδεις προσχώσεις πλειστόκαινης ηλικίας, που καταλαμβάνουν πολύ μικρές εκτάσεις στην επαρχία. Συγκεκριμένα απαντώνται στη διοικητική έκταση των χωριών Γερμασόγεια, Άγιος Αθανάσιος, Φασούλα, Μέσα Γειτονιά και Ύψωνας καθώς και στην πόλη της Λεμεσού.
ι. Πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις: Πρόκειται για πρόσφατες ποτάμιες αποθέσεις της Ολόκαινης περιόδου που αποτελούνται κυρίως από άμμους, χαλίκια και πηλούς. Απαντώνται πληθωρικά στην παράκτια πεδιάδα της Λεμεσού καθώς και κατά μήκος της κοίτης των ποταμών που ρέουν στην επαρχία.