De øverste prækvartære lag, dvs. de lag, som er ældre end 2,6 mio. år, blev aflejret i Eocæn, Oligocæn og Miocæn. Syd og øst for Odder kan man eksempelvis finde marint, fedt og kalkholdigt ler fra Eocæn. Omkring Odder findes desuden brunt, glimmerholdigt og siltet ler samt svagt kalkholdigt, grønt og fedt ler, der blev aflejret i Oligocæn. Leret, som indeholder fossiler af marine snegle og muslinger, blev deformeret af gletsjere under sidste istid og overlejret af moræneler. Vest for Odder kan man desuden finde aflejringer fra Miocæn i form af brunt, glimmerholdigt sand samt silt og ler, som er aflejret under kystnære forhold, og krydslejret sand, der er aflejret i floder.
Oven på de prækvartære lag ligger aflejringer fra sidste istid. De består hovedsagelig af 20 m tykke lag af smeltevandssand og -grus, der overlejres af 15‑20 m tykke lag af moræneler, om end lagene visse steder veksler, fx på Gylling Næs. Ved Odder og langs østkysten findes der desuden op til 50 m tykke lag af smeltevandsler, der er deformeret af isen.
På de afvandede dele af den tidligere Kysing Fjord, langs Odder Å, ved Saksild, på Gylling Næs og på Alrø findes havaflejringer fra efter sidste istid. Dertil kommer de ferskvandsaflejringer, som bl.a. optræder langs Odder Å og andre vandløb. Der indvindes grundvand fra lagene af smeltevandssand og -grus samt fra det miocæne sand.
