赤峰市全境地层分属天山—兴安岭和华北两大地层区。赤峰南部属华北区阴山—努鲁儿虎山Ⅱ级区中的围场—建平小区，赤峰中部地区属天山—兴安岭地层区，内蒙古草原分区中的赤峰小区和敖汉小区。西拉木伦河北部属兴安岭区中的林西小区。

境内出露的地层有太古界建平群，中元古界长城系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二迭系、白垩系、第三和第四系。由于古构造对本区的沉积建造起着明显的控制作用，奥陶系及其以前的地层仅分布于南部的内蒙古地轴区和早古生代晚期地层发育区内地槽区。又因，西拉木伦深断裂带两侧在古构造、古地理、古气候等方面存在较大差异，致使深断裂带两侧形成的晚古生界地层在沉积岩相和生物群等方面有显著差异。晚古生界地槽形成后，因基底构造的影响和地块发育史的不同，使地槽区与地台区、地槽区南部、北部中生界地层仍有差异。晚侏罗世分界线移至大庙—杜家地—乌丹西南一带，新生代之后这种差异才逐渐消失。

赤峰市地层表

一、太古界

分布于赤峰南部内蒙古地轴地段，为一套东西向展布的古老变质岩系，属建平群。出露在云雾山、七老图、努鲁儿虎三个内蒙古地轴的Ⅲ级隆起区中。本区分两个组，自下而上为：

小塔子沟组（Arx）分布本区南部黑里河、金厂沟梁一带。由片麻岩、变粒岩、斜长角闪片麻岩等夹多层磁铁石英岩、磁铁矿层组成。岩层具有程度不同的混合岩化，局部形成混合岩。厚度大于4134米。

大营子组（Arty）分布于红花沟、安家营子地区。由斜长角闪岩、斜长角闪片麻岩、花岗质混合岩、花岗片麻岩、上部夹大理岩、石墨片岩等组成。该组整合于小塔子沟组之上。厚度大于3550米。

二、中元古界长城系

分布于黑里河、柴胡栏子等地区。由石英岩、石英砂岩、白云质灰岩、变粒岩、片麻岩、大理岩、千枚岩、板岩、片岩等组成。与太古界建平群不整合接触。厚度大于1810米。

三、寒武系

分布于喀喇沁旗锦山及大牛群罗卜沟一带。仅见上统，定为锦山群（∈3j）。为一套浅海相沉积，以砂、板岩为主，夹条带状灰岩、结晶灰岩、石英岩等。厚度298～419米，未与较老地层接触，推测为角度不整合。

四、奥陶系

明安山群（Omn）。见于明安山一带，为一套浅海相碳酸盐沉积。岩性组合为条带状灰岩、结晶灰岩、泥灰岩夹页岩。厚度1491米。未和老地层接触。

五、志留系

呈近东西向展布于西拉木伦河以南翁旗梧桐花、解放营子一带和西拉木伦河北岸新城镇，水泉沟及杏树洼一带，为一套海进沉积岩相，由下而上分为5个组。在赤峰北部甘珠尔庙地区有零星出露，统划归为甘珠尔庙群。

下统：双井子组（S1sj）。由花岗片麻岩、斜长角闪片麻岩为主，夹大理岩、千枚岩、石英岩组成。厚度834～1367米。与寒武系未直接接触。

中统：晒勿苏组（S2sw）。以板状灰岩、结晶灰岩、燧石条带状灰岩夹泥灰岩、板岩、硅质板岩、砂岩组成。厚度667～820米，与双井子组整合接触。

上统：杏树洼组（S3x）。由黑色板岩、角砾状板岩、角砾状灰岩、灰岩夹变质砂岩、酸性凝灰岩、凝灰角砾岩组成。厚度273～612米，整合于晒勿苏组之上。

下石碑组（S3xs）。由灰色粒状灰岩、结晶灰岩夹少量砂板岩和板岩、千枚状板岩、变质砂岩夹灰岩组成。厚度550～1166米，整合于杏树洼组之上。

甘珠尔庙群（Sgn）。分布于巴林左旗北东部、阿鲁科尔沁旗甘珠尔庙以东地区。主要由石英片岩、石英岩、千枚岩、斜长角闪岩夹磁铁石英岩扁豆体组成。厚度2939米。