Poco conocida, pese a los esfuerzos del «Servicio Geológico y Mineralógico Federal», puede sintetizarse en los siguientes rasgos: terrenos arcaicos en las sierras del litoral y zonas aisladas de la llanura amazónica; abundancia de sedimentos primarios, sobre todo en el valle del Amazonas; grandes depósitos secundarios en los estados meridionales y en algunos del norte y centro; capas pliocenas en el valle del Amazonas y en la meseta; y gran trabajo erosivo en el Pleistoceno, que formó los fértiles terrenos de aluvión. Los terrenos arcaicos llegan, en la zona próxima al Atlántico, desde Santa Catarina al NE y se extienden también por la Serra da Mantiqueira, meseta de Paranapiacaba, macizo de las Guayanas y algunas zonas de la cuenca amazónica; predominan las rocas cristalinas (granitos, esquistos, gneis) y en algunas regiones de Mato Grosso (del sistema algonkiano), las cuarcitas y diversas clases de calizas. El Silúrico está representado por arenisca dura, arcillas y micas en el valle del Amazonas; el Devónico por areniscas y pizarras en los estados de Paraná y Sao Paulo, las proximidades de Cuiabá y el N del valle amazónico. El Carbonífero se extiende entre los ríos Tapajoz y Xingú y en la cuenca del Trombetas y el Pérmico abarca un área muy amplia. En este periodo una fase glacial ocupó el S del país y dejó como residuo grandes depósitos de aguas terrestres. Los depósitos triásicos son característicos de los estados meridionales (Sao Paulo, Paraná, Santa Catarina y Rio Grande do Sul), los de Piauí y Maranháo al N y los de Minas Gerais y Mato Grosso en el centro. En el Jurásico se produjeron erupciones de porfiritas en la Serra de Matta da Corde. El Cretáceo, de gran importancia en la historia geológica del Brasil —como lo demuestra la abundancia de fósiles—, afectó sobre todo al litoral septentrional y los bordes occidentales de la meseta continental.
El Eoceno se manifiesta en la zona litoral de los estados de Alagoas, Pernambuco y Rio Grande do Norte por capas de origen marino o lacustre. En el Plioceno el valle amazónico estaba formado por dos inmensos golfos que vertían hacia el Pacífico, pero posteriormente las tierras emergieron y las vertientes de la meseta cambiaron de dirección y obligaron a las aguas
a tomar rumbo al Atlántico. Por la costa llega el Plioceno desde Espirito Santo hasta el valle del Amazonas. En el Cuaternario el trabajo erosivo intenso, provocado por las aguas fluviales, disgregó las rocas y formó sedimentos en las zonas bajas y a orillas de los ríos.
