In Baden-Württemberg treten sechs geologisch auffällige Einheiten und Teilräume hervor: das kristalline Grundgebirge im Schwarzwald, die Deckschichten des Jura in der Schwäbischen Alb, die Deckschichten der Trias zwischen Schwarzwald und Schwäbischer Alb, die quartären Ablagerungen des Oberrheingrabens, das glazial überformte Alpenvorland sowie das glazial nicht überformte Hügelland aus dem Tertiär.
Die Karte zeigt die geologischen Formationen in Baden-Württemberg aus den prägenden Erdzeitaltern des Erdaltertums, des Erdmittelalters und der Erdneuzeit.

Erdaltertum (Paläozoikum) – vor 590 bis 250 Millionen Jahren
Die ältesten Schichten Baden-Württembergs treten im Schwarzwald an die Erdoberfläche: das kristalline Grundgebirge des Erdaltertums. Es bildet ein zusammenhängendes Band, das von dem Fluss Murg im Norden bis zum Rhein östlich von Basel reicht; in diesem Grundgebirgs-Band liegt mit dem Feldberg (1 493 Meter) der höchste Berg Baden-Württembergs.

Erdmittelalter (Mesozoikum) – vor 250 bis 65 Millionen Jahren
Das Deckgebirge aus Schichten des Erdmittelalters wurde im Schwarzwald abgetragen, ist aber östlich und nordöstlich des Schwarzwaldes erhalten. Dort bildet es typische Stufenländer. Besonders auffällig ist die Schichtstufenlandschaft der Schwäbischen Alb, die von Südwesten nach Nordosten verläuft und an ihrer Schummerung gut in der Karte erkennbar ist. Die Schwäbische Alb besteht aus Ablagerungen des Jura (Untereinheiten: Lias, Dogger und Malm).
Zwischen den höchsten Bereichen des südlichen Schwarzwaldes und der Schwäbischen Alb liegen Schichten aus der Trias an der Oberfläche (Untereinheiten: Keuper, Buntsandstein, Muschelkalk). Dort war die Hebung geringer als im kristallinen Hochschwarzwald, sodass die Deckgebirgsschichten nicht vollständig abgetragen worden sind. Aufgrund von Bruchlinien und Verwerfungen sind kleinere Schollen dieser Gesteine auch an der Westseite des Schwarzwaldes erhalten. Weitere Schichten der Trias streichen im Nordosten Baden-Württembergs an der Oberfläche aus, etwa im Bauland und in der Hohenloher Ebene.

Erdneuzeit (Känozoikum) – seit 65 Millionen Jahren
Westlich des Schwarzwaldes liegt der Oberrheingraben, der im Tertiär nicht herausgehoben wurde, sondern bis heute absinkt – anders als der Schwarzwald und die westlich des Rheins liegenden Vogesen. Der Oberrheingraben konnte deshalb große Mengen an sehr jungen Ablagerungen aus der Erdneuzeit aufnehmen.
Tektonische Aktivitäten führten zum jungen Vulkanismus am Kaiserstuhl. Weitere junge Vulkangesteine bilden die mehr als 300 Schlote aus Tuffgestein in der Mitte der Schwäbischen Alb (siehe orangene Punktsignaturen in der Karte).
Zu den jüngeren Ablagerungen (aus dem Quartär) zählen auch die Lössanwehungen zwischen Kraichgau und Neckar.
Südöstlich der Schwäbischen Alb liegt das glazial überformte Alpenvorland. In seinem südlichen Abschnitt besteht es aus der Grundmoränenlandschaft der jüngsten Eiszeit, im Alpenraum als Würmeiszeit bekannt. Der nördliche Abschnitt des Alpenvorlands baut sich aus den Grundmoränen der älteren Rißeiszeit auf.
Im Südosten hat Baden-Württemberg Anteil an dem glazial nicht überformten Tertiär-Hügelland, das sich nach Osten parallel zu den Alpen fortsetzt. Die gestrichelte rote Linie auf der Schwäbischen Alb markiert in der Karte die Ausdehnung des tertiären Meeres.
M. Felsch, H. Kiegel, S. Lemke