Hovedelementet i geologien under Lolland Kommune er Den Centrale Lollandske Forkastningszone, som i en dybde af ca. 1 km kan spores fra Maribosøerne til Nakskov Fjord. Nord for forkastningen ligger grundfjeldet i en dybde af ca. 1,5 km, mens det syd for forkastningen ligger mere end 3 km under terræn. Lagserien fra grundfjeldet op til overfladen er velkendt fra den dybe boring ved Søllested. Her findes, i en dybde af ca. 2 km, en tyk forekomst af salt fra Perm. Gennem perioderne Trias og Jura har bevægelser langs forkastningen medført dannelse af saltpuder i undergrunden på det vestlige Lolland. Efterfølgende tektoniske bevægelser i Kridt og Tertiær medførte, at der er blevet dannet gravsænkninger, så overfladen under istidslagene består hhv. af rygge med skrivekridt og dale med danienkalk. Længst mod syd findes også tertiært ler som ved Rødbyhavn og under Femern Bælt.
Undergrundens ryg- og daltopografi har indflydelse på tykkelsen af istidsdannelserne. Under moræneplateauet på den nordøstlige del af Lolland Kommune varierer tykkelsen mellem 5 og 25 m, mens tykkelsen i undergrundens dalsænkninger kan blive op til 90 m. Den mest markante istidsdannelse er den tunneldal, som løber fra Birket i nordøst til Indrefjord mod sydvest. Denne dal er fyldt med langsøer og dødishuller, og i området ved Birket findes en rig grusforekomst.
Grundvand pumpes overvejende op fra skrivekridt, bryozokalk og smeltevandssand og -grus.
