Die Geologie Deutschlands ist maßgeblich geprägt durch mehrere Phasen von Gebirgsbildungen im Paläozoikum und Känozoikum, durch Sedimentation in Flachmeeren und Tiefebenen im Perm und Mesozoikum sowie durch die Vergletscherungen des Quartären Eiszeitalters.

Regionalgeologischer Rahmen und Grundlagen mini|308x308px|Vereinfachte tektonische Karte Europas, mit dem Baltischen Schild und der Osteuropäischen Plattform (), abgegrenzt von den jüngeren westeuropäischen Gebirgsgürteln ( kaledonisch, variszisch, alpidisch) durch die Transeuropäische Suturzone (TESZ)

Deutschland befindet sich zwischen dem geologisch sehr alten (präkambrischen) Osteuropäischen Kraton (Baltica) im Norden und Nordosten, der weiter nördlich als Baltischer Schild freiliegt, und dem geologisch jungen (känozoischen) Alpen-Karpaten-Orogen im Süden. Die entsprechenden Krustenprovinzen sind somit „mittelalt“ und wurden dem Osteuropäischen Kraton im Lauf des Paläozoikums durch plattentektonische Prozesse angegliedert (akkretiert). Sie bilden das sogenannte Grundgebirge Deutschlands.

Das Grundgebirge ist das älteste der vier geologischen „Stockwerke“, die sich in Mitteleuropa nördlich der Alpen unterscheiden lassen. Die Stockwerke spiegeln vor allem die Altersbeziehungen der Gesteine wider sowie die großtektonischen Trends, denen die Erdkruste dort im Laufe ihrer geologischen Geschichte unterworfen war: Krustendehnung und großflächige, meist marine Sedimentation im Wechsel mit Krustenstauchung/Gebirgsbildung und großflächiger Erosion. Bedingt durch regionale Unterschiede im Wirken und Auftreten exogener und endogener Kräfte in den vergangenen ca. 20 Millionen Jahren hat sich die heutige Oberflächengeologie Deutschlands herausgebildet, wie sie vielfach in geologischen Karten dargestellt ist. Sie ermöglicht eine Grobgliederung in drei physiographische Regionen: Mitteleuropäische Senke, Mitteleuropäisches Schollengebiet und Alpen.

Physiographische Regionen mini|hochkant=1.2|Vereinfachte Karte der Ober­flächen­geologie Deutschlands. Die Mittel­euro­päische Senke besitzt eine weitgehend geschlossene quartäre Überdeckung (hellgelb). Das Mittel­euro­päische Schollen­gebiet erscheint vor allem in Violett (Mesozoikum + Zechstein + Ruhrkarbon) und Braun (Prä-Oberkarbon). Ganz im Süden schließen die Alpen an.

Mitteleuropäische Senke Der Norden Deutschlands bis zu einer Linie, die in etwa entlang dem Mittellandkanal, der Elbe (von Magdeburg flussaufwärts) und dem Nordrand der Oberlausitz verläuft, gehört zur Mitteleuropäischen Senke (auch Norddeutsch-Polnisches Becken genannt), die geographisch grob der Norddeutschen Tiefebene entspricht. Im Norden geht sie fließend ins Nord- und Ostseebecken über. Die Mitteleuropäische Senke ist ein langzeit-subsidentes Gebiet, enthält eine mehrere tausend Meter mächtige Sedimentabfolge des Jungpaläozoikums bis Känozoikums, ist oberflächennah stark glazial überprägt, im Untergrund von Salztektonik des Permsalinars gekennzeichnet und nur gering von der Fernwirkung der alpidischen Gebirgsbildung beeinflusst.

Mitteleuropäisches Schollengebiet Südlich der Mitteleuropäischen Senke schließt sich das Mitteleuropäische Schollengebiet an, das geographisch die Deutsche Mittelgebirgsschwelle, das Süddeutsche Schichtstufenland, den Oberrheingraben und das Alpenvorland umfasst. Es wurde tektonisch relativ stark von der Fernwirkung der alpidischen Gebirgsbildung (alpidische Intraplattentektonik) beeinflusst und ist daher insgesamt gegenüber der Mitteleuropäischen Senke herausgehoben. Auch wurde es nur in geringen Teilen von pleistozänen Gletschern überprägt. Es gliedert sich in mehrere Hochschollen, auf denen großflächig gefaltetes paläozoisches Grundgebirge zutage tritt, und in mehrere Tiefschollen, auf denen fast ausschließlich mesozoisches oder känozoisches Deckgebirge ansteht. Die Hochschollen in Deutschland sind das Rheinische Schiefergebirge (ohne Ardennen) und die Sächsisch-Thüringische Scholle mit u. a. Harz, Thüringer Becken, Thüringer Wald, Thüringisch-Fränkisch-Vogtländischem Schiefergebirge und Fichtelgebirge-Erzgebirge. Die drei letztgenannten geologischen Einheiten bilden den nordwestlichen Rand des größten zusammenhängenden Grundgebirgsausbisses in Mitteleuropa, der Böhmischen Masse. Der Nordostrand der Böhmischen Masse wird Sudeten-Scholle genannt. Sie hat mit der Oberlausitz auch Anteil am deutschen Staatsgebiet. Der Westrand des zentralen Teils der Böhmischen Masse, der Böhmischen Scholle, reicht mit dem Oberpfälzer Wald und dem Bayerischen Wald (Böhmerwald) ebenfalls bis auf deutsches Staatsgebiet. Die Tiefschollen sind der Niederrheingraben oder Ruhr-Graben mit der Kölner Bucht, das Münsterländer Kreidebecken (Münsterländer Bucht), die Solling-Scholle (Hessische Senke), die Süddeutsche Scholle (Süddeutsches Schichtstufenland mitsamt Odenwald, Spessart, Schwarzwald und Molassebecken) und der Oberrheingraben.

Alpen-Karpaten-Bogen Südlich an die Süddeutsche Scholle und die Böhmische Masse schließt sich der Alpen-Karpaten-Bogen an. Er ist Teil des ausgedehnten alpidischen Orogen-Systems Eurasiens. Der Alpen-Karpaten-Bogen hat zwar nur im äußersten Süden Bayerns Anteil am Territorium Deutschlands, jedoch weist er innerhalb dieses schmalen Streifens eine relativ hohe geologische Diversität auf. Dort streichen mit dem Helvetikum, dem Penninikum (in Form der Rhenodanubischen Flyschzone) und dem Ostalpin (in Form der Nördlichen Kalkalpen) drei der vier tektonischen Großkomplexe der Alpen aus (siehe → Deutsche Alpen).

Geologische Stockwerke Anhand des Alters und struktureller Merkmale der Gesteine, die sich im Untergrund und an der Oberfläche Deutschlands befinden, werden nördlich der Alpen traditionell vier sogenannte Stockwerke unterschieden: Das Grundgebirgsstockwerk, das Übergangsstockwerk, das mesozoische Deckgebirge und das känozoische Deckgebirge. Die drei letztgenannten werden auch unter dem Oberbegriff Deckgebirge oder Deckgebirgsstockwerk zusammengefasst und dem Grundgebirgsstockwerk gegenübergestellt.

Grundgebirgsstockwerk

Das Grundgebirge besteht aus gefalteten und zum Teil metamorphen Gesteinen, die meist marin-sedimentären oder submarin-vulkanischen Ursprunges sind und die mit mehr oder weniger großen Granitoidkörpern durchsetzt sind. Sie sind in der Regel mindestens oberkarbonischen Alters. Faltung und gegebenenfalls Metamorphose der Sedimente und Vulkanite sowie die Platznahme der Granitoide gehen vor allem auf zwei paläozoische Gebirgsbildungsphasen zurück: Die Kaledonische Orogenese im Oberordovizium und die Variszische Orogenese im Unterkarbon. In den ältesten variszisch gefalteten Gesteinen ist eine noch ältere Gebirgsbildungsphase nachweisbar, die sogenannte Cadomische Orogenese. Diese fand jedoch vor der Angliederung (Akkretion) der entsprechenden Krustenblöcke an „Ur-Europa“ statt. Die cadomisch „vorgefalteten“ Gesteine entstanden im Proterozoikum, jedoch wurden in einem Paragneis des Bayerischen Waldes, dessen Protolith wahrscheinlich nach der Cadomischen Orogenese abgelagert wurde, noch ältere Relikte kontinentaler Kruste nachgewiesen. Eine Probe dieses Paragneises enthielt ein detritisches Zirkon­korn, dessen Kern bereits vor ca. 3,48 Milliarden Jahren im Archaikum aus einem Magma kristallisiert war.Dieter Gebauer, Ian S. Williams, William Compston, Marc Grünenfelder: The development of the Central European continental crust since the Early Archaean based on conventional and ion-microprobe dating of up to 3.84 b.y. old detrital zircons. In: Tectonophysics. Bd. 157, 1989, S. 81–96, doi:10.1016/0040-1951(89)90342-9; auch erschienen im Bulletin of the Swiss Association of Petroleum Geologists and Engineers, Bd. 54, Nr. 126, 1988, S. 65–82, doi:10.5169/seals-211743

Während das kaledonisch gefaltete Grundgebirge ausschließlich einige tausend Meter tief im Untergrund der mitteleuropäischen Senke liegt,In etwas mehr als 7100 m unter Geländeoberkante angetroffen in der Bohrung „Loissin 1/70“ in Vorpommern, während die knapp 8009 m tiefe Bohrung „Mirow 1/74“ im südlichen Mecklenburg bereits im Rotliegend endet, siehe Klaus Hoth, Jutta Rusbült, Karl Zagora, Horst Beer, Olaf Hartmann: Die tiefen Bohrungen im Zentralabschnitt der Mitteleuropäischen Senke – Eine Dokumentation für den Zeitabschnitt 1962–1990. Schriftenreihe für Geowissenschaften. Heft 2, 1993, S. 7–145. steht im Mitteleuropäischen Schollengebiet das variszische Grundgebirge, auch Varistikum genannt, großflächig auf mehreren der großen Hochschollen und geringumfänglich auch auf einigen der großen Tiefschollen in Form sogenannter Grundgebirgsaufbrüche an. Hierbei wird unterschieden in Gesteinskomplexe, die allgemein als Schiefergebirge bezeichnet werden und die aus nicht- oder schwachmetamorphen Sediment- und Vulkangesteinen (Tonschiefer, Kieselschiefer, Sandstein, Kalkstein, „Diabas“, Phyllit, Quarzit) bestehen und nur in geringem Umfang von Granitoiden durchsetzt sind, und in Gesteinskomplexe, die allgemein als Kristallin bezeichnet werden, und die aus schwach bis hochgradig metamorphen Gesteinen (Phyllit, Quarzit, Marmor, Amphibolit, Serpentinit, Glimmerschiefer, Gneisen, Granulit, Eklogit) aufgebaut und relativ stark mit Granitoiden durchsetzt sind. Bei den Schiefergebirgseinheiten handelt es sich um in geringer Tiefe bei relativ geringen Temperaturen gefaltetes Gestein, wohingegen das metamorphe Kristallin während der variszischen Orogenese deutlich tiefer versenkt und dabei teilweise sehr hohen Temperaturen (bis hin zur partiellen Aufschmelzung) und Drücken ausgesetzt war. Die geochemische Signatur der variszischen Granitoide deutet darauf hin, dass deren Magma solch tief versenkten, aufgeschmolzenen Sedimentgesteinen entstammte. Anstehendes Schiefergebirge findet sich vor allem im Rheinischen Schiefergebirge, im Harz und im Thüringisch-Fränkisch-Vogtländischen Schiefergebirge. Anstehendes Kristallin findet sich vor allem im Schwarzwald, im westlichen Odenwald, im „Vorspessart“ sowie in dem in Deutschland liegenden Teil der Peripherie der Böhmischen Masse (Oberlausitz, Erzgebirge, Fichtelgebirge, Pfälzer Wald, Bayerischer Wald).

Übergangsstockwerk

Unter den Bezeichnungen Übergangsstockwerk, Permokarbon oder Permosiles(ium) werden alle quasi-ungefalteten Sediment- und Vulkangesteine des Oberkarbons bis Mittelperms zusammengefasst. Der Name „Übergangsstockwerk“ bezieht sich zum einen auf die stratigraphische Position, die diese Gesteine einnehmen: Sie sind jünger als das gefaltete Varistikum, aber älter als die Schichten des mesozoischen Deckgebirges. Zudem entstammen sie einer geologischen Übergangsphase, die gekennzeichnet ist von der Einebnung des Variszischen Gebirges und dem sogenannten postvarizischen Vulkanismus, der mit einer Krustendehnung im variszischen Orogen einherging. Entsprechend unterscheiden sich die Gesteinseinheiten des Übergangsstockwerkes von denen des jüngeren Deckgebirges darin, dass sie oft relativ grobkörnige (konglomeratische) Molassesedimente sowie saure und intermediäre Vulkangesteine (vor allem Rhyolith) führen, wohingegen das mesozoische Deckgebirge arm an Konglomeraten und faktisch vulkanitfrei ist. Das Übergangsstockwerk wird lithostratigraphisch gegliedert in Stefan(ium) und Rotliegend. Gesteine des Übergangsstockwerkes sind heute vor allem im Saar-Nahe-Becken, im Raum Halle-Leipzig (siehe u. a. → Hallescher Porphyrkomplex), in der Vorerzgebirgs-Senke und im Thüringer Wald anzutreffen.

Mesozoisches Deckgebirge

Das mesozoische Deckgebirge (auch Tafeldeckgebirge genannt) umfasst alle quasi-ungefalteten Sedimentgesteine des Mesozoikums (Trias, Jura und Kreide), schließt aber auch noch die Ablagerungen des Oberperms, die noch dem Paläozoikum angehören, mit ein. In Norddeutschland müssen prinzipiell sogar noch die relativ schwach- oder ungefalteten präpermisch-postkaledonischen Sedimente im Untergrund (u. a. das sogenannte Ruhrkarbon und dessen westliche Fortsetzung im Raum Aachen) mit zum Deckgebirgsstockwerk dazugezählt werden.