Территория Пятигорска и близлежащих районов находится в месте выхода палеозойского складчатого фундамента. На этой территории наблюдаются глубинные тектонические разломы, особенно выраженные на северо-востоке.

Сверху палеозойский фундамент покрывают осадочные породы мезозоя и кайнозоя мощностью  800-1000 метров. Глубинные разломы на поверхности представлены в виде зон субпаралельных  разрывов породами  граносиенит-порфирами в мергельно-известняковую толщу. Главной тектонической структурой Пятигорска  является гора Машук, представляющая собой куполовидную гору-лакколит с покрывающими ее осадочными породами.

Отложения верхнего мела являются наиболее древними, которые можно обнаружить на этой территории.  Они  представлены в виде массивных известняков с прослоями  глин и мергелей, общая мощность которых составляет 200-500 метров. Глинистые мергели слагают вышележащие отложения палеогена, которые представляют собой  слои глинистых мергелей, глин, известняков и песчаников общей мощностью 300-400 метров. Выше залегает олигоцен-миоценовая майкопская серия однородных глин с мощностью  250-350 метров,  с редкими прослоями мелоподобных мергелей и рассеянными по всей толщине окаменевшими радиоактивными костями рыб.

Известняковые  туфы-травертины – это  неогеновые отложения, которые формируются на северном склоне горы Машук вокруг минеральных источников. Эти отложения представляют собой наклонно залегающие плиты мощностью от 10 до 40 метров. Такие плиты могут быть радиоактивными.