Vejen Kommunes prækvartære aflejringer, dvs. de lag, som blev afsat i tiden før istiderne, stammer fra Miocæn. Mod øst består de af sand og glimmersand, som blev aflejret i skiftende land- og havmiljøer fra Tidlig til Midt Miocæn, mens man mod vest kan finde det såkaldte Gram Ler, der er mørkt, fedt ler, som blev aflejret i havet i Sen Miocæn.
De prækvartære aflejringer dækkes af istidsaflejringer, som ofte er tykke. Det meste af kommunen ligger vest for Hovedstilstandslinjen, hvor man finder et typisk vestjysk bakkeølandskab. Mod vest ligger Holsted og Rødding Bakkeøer fra næstsidste istid, Saale, hvorimellem der strækker sig en smeltevandsslette fra sidste istid, Weichsel. I den sydlige del af kommunen er istidslagene kun ca. 10 m tykke, mens de mod nord kan nå tykkelser på helt op til 75‑90 m. På Holsted Bakkeø består de af 30 m tykke lag af smeltevandsler under 10‑15 m tykke lag af smeltevandssand og -grus. På hedesletten findes 10‑15 m tykke lag af smeltevandssand og -grus med mellemlejrede lag af moræneler.
Flere steder findes der også aflejringer fra mellemistiden Eem og fra kortvarige mildninger under sidste istid. Det er fx tilfældet ved Brørup, hvor der findes tørv og gytjelag fra både mellemistiden Eem og Brørup Mildningen i Tidlig Weichsel. Lignende søaflejringer kendes fra flere end 15 steder i kommunen.
Aflejringer fra tiden efter sidste istid kan findes i bl.a. Vejen Mose og moseområderne ved Bække samt langs Kongeå og andre af kommunens vandløb. Derudover er der indsander af flyvesand i Bække-området. Der indvindes grundvand fra lagene af smeltevandssand og -grus samt fra de miocæne sandlag.
