De yngste geologiske lag i Thisted Kommune består af flyvesand, der mod sydvest ligger på ler fra istiden, mens det mod nordøst ligger på sand fra Littorinahavet (Stenalderhavet). Mod nordøst ved fx Hunstrup og Arup Vejle udgør havaflejringerne de øverste lag. Herunder ligger ofte meget kalkholdigt moræneler, smeltevandssand og -grus samt visse steder smeltevandsler. Flere steder er aflejringerne forstyrret af gletsjere, som under sidste istid skubbede istidsaflejringer og endnu ældre aflejringer op i flager og folder. Det kan fx ses i klinterne ved Silstrup og Lodbjerg.
De dybere lag består af skrivekridt fra Kridttiden og kalk fra Danien. Hvor lagene er presset op og blottet, kan man se grænsen, som markerer overgangen mellem disse to tidsperioder. I disse aflejringer ligger også de grundvandsmagasiner, hvorfra det meste af kommunens drikkevand pumpes op. Mellem Hanstholm, Thisted og Klitmøller findes Thistedstrukturen, som er en saltpude og Danmarks største saltstruktur. Saltpuden har presset kalk- og kridtlagene op og dannet en cirkelformet række af kalkknuder. Kalklagene fra Danien når mod nordøst helt ud til Bulbjerg og Skarreklit. Nordøst og syd for kalklagene kan man finde fedt ler, moler og glimmerler fra hhv. Paleocæn, Eocæn og Oligocæn.
