De prækvartære aflejringer, dvs. de lag, som blev afsat før istiderne, ligger i dybder på 25‑50 m. I den nordlige del af kommunen består de af ler fra Paleocæn samt af Røsnæs Ler med vulkanske askelag fra Eocæn, mens de i resten af kommunen udgøres af kalk og ler fra Paleocæn.
Overfladelagene domineres af moræneler fra sidste istid, Weichsel, om end der også er mindre områder med smeltevandssand og ‑grus. På halvøerne Røsnæs og Asnæs har isen skubbet lag af smeltevandssand og -grus op sammen med flager af Røsnæs Ler fra Eocæn, der træder frem i randmorænebakkerne. Ved Bjergsted og Kaldred ligger der også smeltevandsaflejringer af sand og grus, mens der på Sejerø findes ca. 40.000 år gamle søaflejringer fra den korte Sejerø‑Møn Varmetid i sidste istid.
Havaflejringer fra tiden efter sidste istid optræder langs kysterne ud mod Storebælt og Kalundborg Fjord samt i Saltbæk Vig. Derudover er der aflejret flyvesand ved Reersø, Kalundborg Fjord og Havnsø. Ferskvandsaflejringer findes langs åerne og i Åmose.
Der indvindes grundvand fra den paleocæne kalksten samt fra lagene af smeltevandssand og ‑grus.
