南京湖山地区的地层属华南地层大区杨子地层区下杨子地层分区宁镇地层小区，不仅在下杨子区，而且在华南地区都具有代表性。所出露的地层包括古生界滞留系至二叠系，中生界三叠系和侏罗系，以及新生界第四系；其中高家边组至青龙组组分布最为广泛，而黄马青组和象山群零星发布，第四系则发布于区内的洼地。
这一地区最老的地层单位是高家边组（O3s1g）,该地层的岩性是灰黄色、黄绿色页岩，其中夹黄绿色泥岩。坟头组（S1f）的岩性特征是土黄色薄到中层细砂岩，
与高家边组成平行连续整合接触关系，茅山组（S2m）的岩性特征是紫红色厚层石英砂岩，和坟头组为整合接触。五通群观山组（D3g）的岩性特征是灰白色到肉红色石英砂岩，底部有底砾岩，她与茅山组为平行不整合接触关系。
五通群擂鼓台组（D3c1l）的岩性是灰色、灰白色中厚到薄层石英砂岩,和金陵组为平行不整合接触。金陵组（C1j）的岩性特征是灰黑色微晶生物屑灰岩。高骊山组（C1g）的岩性特征为杂色页岩，下部为页岩夹石英砂岩，中部为页岩和石英砂岩互层，与金陵组为平行不整合接触。和州组（C1-2h）的岩性特征是灰褐色白云质灰岩，与高骊山组成平行不整合接触。老虎洞组（C1-2l）的岩性特征为灰白色、浅肉红色白云岩，与和州组为平行不整合接触关系。
黄龙组（C2h）的岩性特征是巨厚层石灰岩。船山组（C2P1c）的岩性特征是灰黑色到灰白色生物屑微晶灰岩，与黄龙组为平行不整合接触关系。栖霞组（P1q）的岩性特征是灰褐色下硅质层硅质灰岩。孤峰组（P2g）的岩性特征是灰褐色硅质岩夹页岩。龙潭组（P2-3l）的岩性特征是下部土黄色灰黑色相间的粉砂岩和页岩夹含白云母碎片的细砂岩，中部是灰黄色长石石英砂岩，上部灰黄色长石石英砂岩、粉砂岩、页岩、煤层及炭质页岩。大隆组（P3d）的岩性特征是下部灰黄色泥岩、页岩，上部黑色薄层硅质岩家黑色页岩，与龙潭组为整合接触。青龙组湖山段（T1qh）的岩性特征是底部黄绿色页岩夹泥质灰岩，中部灰黄色、灰白色微晶灰岩与页岩互层，顶部灰岩的厚度增加，灰质成分增加，泥质成分减少。青龙组沧波门段（T1qc）的岩性特征是灰白色微晶灰岩夹瘤状灰岩。
黄马青组(T2h)的岩性特征是紫红色粉砂岩、细砂岩发育灰白色断层角砾岩,与青龙组为不整合接触。雨花台组（N1-2y）的岩性特征是胶结酥松的沙砾层，下层为砾石层，中上部为棕黄色沙砾层。方山组（N2f）的岩性特征是暗紫红色致密玄武岩，由上橄榄岩和下橄榄岩，与下伏雨花台组为平行不整合接触关系。