I Tønder Kommune stammer de prækvartære lag, dvs. de aflejringer, som blev afsat i tiden før istiderne, fra Miocæn. Mod øst består de af sand og silt med fossiler af muslinger og snegle fra Midt Miocæn, mens de i vest udgøres af mørkt, fedt ler, som i Sen Miocæn blev aflejret i et hav på ca. 100 m’s dybde. På Abild, Hjerpsted og Toftlund Bakkeøer i vest og nord findes op til 140 m tykke moræne‑ og smeltevandsaflejringer fra næstsidste istid, Saale. Tinglev Hedeslette, som ligger længere mod syd, rummer hav‑ og ferskvandsaflejringer fra mellemistiden Eem. De overlejres af op til 30 m tykke lag af smeltevandsaflejringer fra sidste istid, Weichsel.
Ferskvandsaflejringer fra Eem findes også i Emmerlev Klev. Langs vestkysten findes ca. 15 m tykke marskaflejringer fra tiden efter sidste istid, mens ferskvandsaflejringer ligger i moserne og langs åerne. Derudover er der aflejret flyvesand på bl.a. Abild Bakkeø og Tinglev Hedeslette. På Rømø er der marskaflejringer ud mod Vadehavet i øst og havaflejringer ud mod Vesterhavet i vest. Der indvindes grundvand fra lagene af smeltevandssand og ‑grus samt fra de miocæne sandlag.
Et forenklet tværsnit af Sønderjylland viser, hvordan dele af landskabet fra næstsidste istid, Saale, strækker sig op som bakkeøer gennem de yngre aflejringer mod vest. Modsat rejser det yngre morænelandskab fra sidste istid, Weichsel, sig op over den flade, svagt stigende hedeslette i øst. Mens isen i øst formåede at forstyrre og folde aflejringerne fra mellemistiden Eem, har de ligget uforstyrret hen i vest, hvor sidste istids ismasser aldrig nåede ud.
