历下区大地构造单元，位于山东地块泰山隆起北侧，北临济阳坳陷。地质情况比较简单，历下区南部即黑虎泉以南至千佛山一带，分布着古生界奥陶系下统和中统的海项沉积的碳酸盐地层。下统为白云质灰岩和白云岩，它的上部含燧石结核和条带，地层厚度为106.63米；中统按照沉积旋回划分为3组6段，每组的下段岩性为薄层状泥灰岩、泥质灰岩夹角砾状泥灰岩和白云质灰岩，厚度为31.63～46.70米，每组的上段为深灰色厚层石灰岩和豹皮状石灰岩，厚度为121.09～226.46米，产珠角石化石，中统厚度为678.64米。这些地层呈单斜构造，东西走向，倾向北，倾角平缓，一般8度左右。在千佛山西南侧发育的是千佛山断层，长约25公里，呈320～350度走向，倾向南西，倾角78度，上盘下降，断层带内构造角砾岩带宽度不一，宽者五六米，窄者仅数十厘米。千佛山断层沿北北西方向通过趵突泉附近，至今仍有活动。历下区中、北部为第四系松散层。松散层之下即为隐伏的济南辉长岩体，岩体平面形态近东西向椭圆状，西头周边呈月形弯曲，东头分成两叉、形似鱼尾、岩体东西长30公里，南北宽15公里，分布面积430平方公里。主要岩性为橄榄苏长辉长岩、橄榄辉长岩、苏长辉长岩等。岩体属于浅成至半深成相，产状为向北倾伏的复杂岩盖，它的侵入时代是晚白垩纪燕山期。
