南京湖山地區(qū)的地層屬華南地層大區(qū)楊子地層區(qū)下楊子地層分區(qū)寧鎮(zhèn)地層小區(qū)，不僅在下楊子區(qū)，而且在華南地區(qū)都具有代表性。所出露的地層包括古生界滯留系至二疊系，中生界三疊系和侏羅系，以及新生界第四系；其中高家邊組至青龍組組分布最為廣泛，而黃馬青組和象山群零星發(fā)布，第四系則發(fā)布于區(qū)內(nèi)的洼地。
這一地區(qū)最老的地層單位是高家邊組（O3s1g）,該地層的巖性是灰黃色、黃綠色頁巖，其中夾黃綠色泥巖。墳頭組（S1f）的巖性特征是土黃色薄到中層細(xì)砂巖，
與高家邊組成平行連續(xù)整合接觸關(guān)系，茅山組（S2m）的巖性特征是紫紅色厚層石英砂巖，和墳頭組為整合接觸。五通群觀山組（D3g）的巖性特征是灰白色到肉紅色石英砂巖，底部有底礫巖，她與茅山組為平行不整合接觸關(guān)系。
五通群擂鼓臺組（D3c1l）的巖性是灰色、灰白色中厚到薄層石英砂巖,和金陵組為平行不整合接觸。金陵組（C1j）的巖性特征是灰黑色微晶生物屑灰?guī)r。高驪山組（C1g）的巖性特征為雜色頁巖，下部為頁巖夾石英砂巖，中部為頁巖和石英砂巖互層，與金陵組為平行不整合接觸。和州組（C1-2h）的巖性特征是灰褐色白云質(zhì)灰?guī)r，與高驪山組成平行不整合接觸。老虎洞組（C1-2l）的巖性特征為灰白色、淺肉紅色白云巖，與和州組為平行不整合接觸關(guān)系。
黃龍組（C2h）的巖性特征是巨厚層石灰?guī)r。船山組（C2P1c）的巖性特征是灰黑色到灰白色生物屑微晶灰?guī)r，與黃龍組為平行不整合接觸關(guān)系。棲霞組（P1q）的巖性特征是灰褐色下硅質(zhì)層硅質(zhì)灰?guī)r。孤峰組（P2g）的巖性特征是灰褐色硅質(zhì)巖夾頁巖。龍?zhí)督M（P2-3l）的巖性特征是下部土黃色灰黑色相間的粉砂巖和頁巖夾含白云母碎片的細(xì)砂巖，中部是灰黃色長石石英砂巖，上部灰黃色長石石英砂巖、粉砂巖、頁巖、煤層及炭質(zhì)頁巖。大隆組（P3d）的巖性特征是下部灰黃色泥巖、頁巖，上部黑色薄層硅質(zhì)巖家黑色頁巖，與龍?zhí)督M為整合接觸。青龍組湖山段（T1qh）的巖性特征是底部黃綠色頁巖夾泥質(zhì)灰?guī)r，中部灰黃色、灰白色微晶灰?guī)r與頁巖互層，頂部灰?guī)r的厚度增加，灰質(zhì)成分增加，泥質(zhì)成分減少。青龍組滄波門段（T1qc）的巖性特征是灰白色微晶灰?guī)r夾瘤狀灰?guī)r。
黃馬青組(T2h)的巖性特征是紫紅色粉砂巖、細(xì)砂巖發(fā)育灰白色斷層角礫巖,與青龍組為不整合接觸。雨花臺組（N1-2y）的巖性特征是膠結(jié)酥松的沙礫層，下層為礫石層，中上部為棕黃色沙礫層。方山組（N2f）的巖性特征是暗紫紅色致密玄武巖，由上橄欖巖和下橄欖巖，與下伏雨花臺組為平行不整合接觸關(guān)系。
