老河口市位处华北陆台与杨子陆台之间，秦岭地槽东端，武当隆起之东北部。市区西北部因受北面挤压力的作用，使其形成以断裂少，褶皱多的构造形态。其褶皱均为向南倒转之复式褶皱，其地层多为上元古界震旦系及古生界寒武系地层，其次为新生界地层。汉水中游地区在老岩层上部沉积了较厚的下第三系白垩系砂岩，由于风化侵蚀作用，形成低丘地带，此后又沉积了第四系沉积岩。