Na analizowanym obszarze występują zróżnicowane litologicznie i genetycznie utwory karbonu, permu, triasu oraz czwartorzędu (tabl. 1).
Utwory karbonu znane są z odsłonięć powierzchniowych, wyrobisk kopalnianych i licznych otworów wiertniczych. Najstarsze utwory, odsłaniające się na powierzchni, to iłowce, mułowce i piaskowce warstw malinowickich, odkryte w wykopie szerokotorowej linii kolejowej. Są zaliczane do serii paralicznej, nierozdzielonego dolnego i górnego karbonu (Kurek i in., 1994, 1999).
Utwory górnego karbonu reprezentowane są przez serie produktywne wschodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego (GZW). Są to warstwy: grodzieckie, siodłowe, rudzkie i orzeskie. Warstwy te odsłaniają się w niewielkich płatach na powierzchni (na południe od Cieśli i na północ od Burek, oraz w dzielnicy Sosnowca Ostrowy Górnicze). Warstwy grodzieckie, osiągające 200 m miąższości, są zaliczane do namuru. Budują je piaskowce, mułowce, iłowce i zlepieńce, z pokładami węgla kamiennego (grup 600 i 700). Warstwy siodłowe, zaliczane również do namuru, to piaskowce, zlepieńce, mułowce i iłowce z grubymi pokładami węgla kamiennego (grupy 500). Miąższość warstw siodłowych nie przekracza 30 m. Warstwy rudzkie, o miąższości około 300 m, zaliczane są do namuru–westfalu. Są to piaskowce, mułowce, iłowce i zlepieńce, z pokładami węgla kamiennego (grupy 400). Najmłodszymi utworami karbonu, odsłaniającymi się na powierzchni arkusza, są mułowce, iłowce i piaskowce warstw orzeskich westfalu, o miąższości nie przekraczającej 100 m. W ich obrębie występują pokłady węgla kamiennego (grupy 300).
W środkowowschodniej części arkusza występują utwory permu dolnego (czerwony spągowiec). Są to: zlepieńce wapienne, ponad 100 m miąższości, zlepieńce porfirowo-wapienne (myślachowickie) kilkunastu metrowej miąższości oraz iłowce i mułowce pstre (gliny sławkowskie) osiągające kilkadziesiąt metrów miąższości. Największe odsłonięcia zlepieńców myślachowickich powstały w wykopie szerokotorowej linii kolejowej, koło wsi Niwa (tabl. 1).
Utwory triasu, tworzące rozległe wychodnie w północno-wschodniej części arkusza (tabl.1), występują w zredukowanym profilu. Trias dolny (pstry piaskowiec), o miąższości do 30 m, reprezentowany jest przez osady kontynentalne: żwiry, zlepieńce, piaskowce i iłowce. Wyższe, nierozdzielone ogniwo triasu dolnego i środkowego (ret) budują utwory morskie: dolomity, margle i wapienie o miąższości do 30 m. Utwory triasu środkowego (wapień muszlowy) to osady morskie. W jego dolnej części występują wapienie i margle warstw gogolińskich o miąższości do 30 m, a wyżej zalegają epigenetyczne dolomity kruszconośne (obejmujące na tym obszarze warstwy górażdżańskie, terebratulowe i karchowickie) o miąższości od 40 do 70 m.
Pokrywa utworów czwartorzędu osiąga największą miąższość (do 70 m) w kopalnej dolinie Białej Przemszy. Osady charakteryzują się dużym zróżnicowaniem litologicznym i genetycznym. Najstarszymi utworami są plejstoceńskie gliny zwałowe, pochodzące z okresu zlodowaceń południowopolskich, odsłaniające się na powierzchni w rejonie Strzemieszyc. Największe powierzchnie zajmują plejstoceńskie piaski i żwiry wodnolodowcowe, a także piaski wodnolodowcowe stożków napływowych. W południowej części arkusza występują ciągi wydm piaszczystych o formach parabolicznych i gwiaździstych. Najmłodsze osady (holoceńskie), wypełniające doliny cieków, to mułki, iły, piaski i torfy.
Złoża kopalin. Na prezentowanym obszarze występują karbońskie złoża węgla kamiennego, triasowe złoża surowców ilastych, wapieni i margli oraz złoża piasków czwartorzędowych. Nie prowadzi się już eksploatacji rud cynku i ołowiu, większość ciał rudnych została wyeksploatowana w okresie od XIII do XIX w.
Niemal połowa obszaru górniczego Kopalni Węgla Kamiennego (KWK) Kazimierz-Juliusz znajduje się w południowo-zachodniej części arkusza (Preidl i in., 1995). Obiekty powierzchniowe tej kopalni znajdują się na arkuszu Dąbrowa Górnicza. Początki działalności odkrywkowej kopalni węgla kamiennego Feliks, uruchomionej koło dzielnicy Sosnowca Ostrowy Górnicze, sięgają XIX w. (Kopalnia…, 2008). Pod koniec XIX w. działały dwie kopalnie głębinowe, eksploatujące pokład 510 (Reden) z warstw siodłowych. Po połączeniu ich wyrobisk powstała kopalnia Kazimierz-Juliusz, działająca do chwili obecnej. Kopalnia eksploatuje pokład węgla kamiennego o miąższości 21 m, a jej obszar górniczy zajmuje powierzchnię 23 km². Wydobywane są węgle energetyczne wysokiej jakości, o niskiej zawartości siarki (0,2–1%). Kopalnia nie jest gazowa (I kategoria zagrożenia metanowego), ale dość silnie zawodniona (I-III stopień zagrożenia wodnego) i zagrożona tąpaniami (III stopień). Odprowadza znaczne ilości wód dołowych, z których część to wody zmineralizowane (solanki).
Na przełomie XIX i XX w. w Grabocinie istniała kopalnia Wojciech bazująca na węglu kamiennym z warstw siodłowych i rudzkich. Kopalnia zajmowała obszar 9 ha i prowadziła płytką eksploatację podziemną oraz odkrywkową. W tym samym rejonie w latach 1912-1915 prowadzona była eksploatacja węgla na polach górniczych Zdzisław i Zdzisław I. Inne pola górnicze, zlokalizowane na terenie dzisiejszej Dąbrowy Górniczej, były jedynie projektowane (Obroślak, 2002; Cabała, Cabała, 2004).
Niewielkie złoża skał ilastych zostały w znacznej części wyeksploatowane. We wschodniej części arkusza znajduje się złoże pstrych iłów dolnego permu (gliny sławkowskie). Złoże jest eksploatowane na arkuszu Sławków, gdzie iły są wykorzystywane w miejscowej cegielni do produkcji cegły pełnej i wyrobów cienkościennych. Zaniechana została eksploatacja iłów ze złoża Strzemieszyce, położonego w pobliżu huty ArcelorMittal (przy drodze krajowej Dąbrowa Górnicza-Olkusz). Iły dolnego pstrego piaskowca, udokumentowane w tym złożu, wykorzystywane były do produkcji wyrobów ceramiki budowlanej.
Historia górnictwa rudnego na analizowanym terenie sięga początków XIII w., kiedy eksploatowano głównie srebronośną galenę (Cabała, Sutkowska, 2006). Na początku XIX w. koło Strzemieszyc, na obszarach wychodni dolomitów kruszconośnych triasu, działały kopalnie galmanów (utlenionych rud cynku). Eksploatację prowadzono w dwóch kopalniach odkrywkowych (Anna i Barbara).
Wapienie warstw gogolińskich środkowego triasu były eksploatowane w latach 60. XX w. w niewielkim złożu Strzemieszyce, zlokalizowanym na północ od Strzemieszyc Wielkich. W złożu, udokumentowanym dla potrzeb przemysłu wapienniczego, wapienie zawierają średnio 54,09% CaO, 0,50% MgO i 1,71% SiO₂. Obecnie eksploatacja została zaniechana, a złoże nie przedstawia wartości przemysłowej (Preidl, 1997).
Najbardziej rozpowszechnioną kopaliną są, udokumentowane w dużych złożach, plejstoceńskie piaski wodnolodowcowe doliny kopalnej i stożków napływowych. W południowo-wschodnim krańcu arkusza zlokalizowany jest tylko fragment złoża piasków Szczakowa-Pole I, wykorzystywanych głównie jako piaski podsadzkowe, a niekiedy budowlane. Są to piaski średnio- i drobnoziarniste o zawartości frakcji 0,1-2,0 mm od 93 do 95%. Po eksploatacji wyrobiska są sukcesywnie rekultywowane przez zalesianie.
W latach 70. ubiegłego wieku takie same piaski były eksploatowane ze złoża Staszówka.
W zachodniej części arkusza występują niewielkie torfowiska, gdzie miąższość torfów rzadko przekracza 0,5 m. Torfy wykazują cechy węgla brunatnego, z niedużą zawartością lignitów. Nie znajdują zastosowania jako materiał opałowy (Preidl, 1997). Torfowiska wysokie w rejonie dzielnicy Sosnowca Ostrowy Górnicze, zostały uznane za użytek ekologiczny, z uwagi na występowanie rzadkich i chronionych gatunków roślin.
Oprócz złóż udokumentowanych w wielu miejscach okresowo eksploatowane są piaski, wapienie i dolomity dla potrzeb miejscowej ludności.