Geologické pomery podložia mesta Prešova sú pestré a zaujímavé, avšak ochudobnené o staršie geologické členy.Najstaršie horninz na tomto území sú treťohorné. Treťohory sú na území Prešova zastúpené jednak súvrstviami paleogénu, ktorý tvorí rozsiahlejšie územie západne v Šarišskej vrchovine a je oddelené výrazným zlomom od mladšej, neogénnej výplne, Košickej kotliny. Paleogénne súvrstvia sú tvorené pieskovcami a ílovcami, vzhľadom na starší vek sú viac spevnené. Vznikli ako produkty usadzovania v dávnych moriach.
V kotline Košickej, ktorej je Prešov súčasťou, dominuje riečna sedimentácia. Sedimentárna, resp. vulkanicko - sedimentárna výplň leží diskordantne na starších západokarpatských jednotkách. Stupeň tektonického porušenia je podstatne menší, než tektonické porušenie fundamentu.

Najstaršie uloženiny neogénu v tejto oblasti sú morské. sú to najmä pieskovce, ílovce, sliene a vložky ryolitových tufitov, ktoré sú miestami zmenené na bentonity (okolie Prešova). Toto more nemá trvalý charakter a rozpadá sa na množstvo lagún, v ktorých sa zrážajú vrstvy sadrovca, kuchynskej soli a soľnonosných ílov ( Solivar pri Prešove).
Lagunárne soľnobanské súvrstvie obsahuje sivé íly s kamennou soľou, sadrovcom a anhydrytom, hrubé 250 - 400 m.
Neogénne horniny sú tvorené ílmi a pieskami s vrstvičkami soli, prípadne i hnedého uhlia. Vznikali v plytkom mori, prípadne na brehoch lagún, ktoré sa tu vtedy nachádzali. V neogéne prebiehala tiež v bezprostrednom okolí mesta i vulkanická činnosť, ktorá dala vzniknúť rozsiahlejším sopečným pohoriam ( Slanské vrchy ) na východe, severne od mesta ostali po nej izolované sopečné komíny, pozostávajúce prevažne z utuhnutej lávy ( andezity) alebo sopečného prachu, popola a brekcií ( tufy a tufity).

Po definitívnom ústupe mora pred koncom neogénu vznikali už iba pevninské sedimenty : riečne štrky, vetrom naviate spraše a sprašové hliny, najmä počas chladnejších období v štvrtohorách.
Výstupy hornín na povrch, najmä vzhľadom na ich pomerne malú odolnosť voči zvetrávaniu, sú pomerne ojedinelé. Nájdeme ich v zárezoch poľných a lesných ciest, prípadne na miestach, kde sa v minulosti ťažili horniny alebo štrk. Odkryvy vznikajú tiež na miestach výstavby nových budov. Zaujímavosťou sú podzemné pivničné priestory, ktoré sú do značnej miery vytesané priamo v materskej hornine, najčastejšie v rôznych pieskovcoch a ílovcoch.
S paleogénnymi horninami sa stretneme najmä na západnom okraji nivy Torysy, ktorá ich jednak v minulosti čiastočne podtínala, tiež sa tu vyskytovali a vyskytujú umelé odkryvy.

Priamo v meste sú odkryté pieskovcové lavice v zákrutách cesty na prešovskú Kalváriu, ďalej v zárezoch výmoľov, ktorými vedú cesty do záhradkárskych kolónií nad zimným štadiónom. Južnejšie je niekoľko zaniknutých lomov ( Pod kamennou baňou) približne nad novomestskou halou, ďalej až po Hanisku v záreze cesty. Všade vidíme dobrú vrstevnatosť, ílovce a pieskovce sú približne v rovnováhe. Súvrstvia sú málo zvrásnené a ich poloha najčastejšie blízka vodorovnej alebo sú iba mierne (do 30° ) sklonené. Severnejšie sú dobré odkryvy pod Bikošom, v blízkosti strelnice. Odkryvy v neogénnych súvrstviach sú zriedkavé. Možno sa s nimi stretnúť vo výkopoch stavieb na sídlisku Sekčov a Šváby, východnejšie v zárezoch potokov stekajúcich zo Slanských vrchov ( okolie Stavenca). Profil neogénnym slieňovým súvrstvým ( tzv.šlír ) je dobre viditeľný na mieste bývalej prešovskej tehelne. Známa je ťažba solí z týchto súvrství na Solivare v minulosti, prístupná je šachta Leopold. Dnes ťažba prebieha na návrší nad sídliskom Sekčov formou tzv. lúhovacích vrtov, do ktorých sa vháňa voda a z vrstiev vyteká soľný roztok.

Sopečné horniny sa na mieste svojho vzniku nachádzajú v dobre prístupných odkryvoch , najmä vo funkčných, alebo opustených lomoch. Vo vlastnom meste sa s vulkanickým materiálom môžeme stretnúť iba v premiestených polohách , napr. ako tzv. "mačacie hlavy"- dláždenie námestia pred kostolom sv. Mikuláša a inde.
Z kvartérnych sedimentov sú štrky a piesky uložené v rôznych mocnostiach na riečnych nivách. naúzemí meesta je to niva Torysy, kde sa so štrkmi môžeme stretnúť iba na výkopoch a niva Sekčova, terasy tvoria i časť vlastného mesta. Zaujímavé sú tiež štrkovité usadeniny náplavových kužeľov, ktoré zasahujú do okolia Solivaru a sídlisk Sekčov a Šváby, pozostávajú najmä z väčších okruhliakov andezitov.
V zhrnutí :
Časť mesta západne od hlavného zlomu tvorí sedimentárny vnútrokarpatský paleogén obsahujúc pieskovce, vápnité ílovce, lokálne zlepence z obdobia lutét v oligocéne. centrum mesta a daľj na sever a juh prevažujú ílovce, pieskovce, tufity, pestré a uhoľné íly, v menšom uhlie, zlepence, brekcie, organodetritické vápence, z obdobia egenburg.Východnú časť mesta tvoria sivé pestré ílovce, siltovce, pieskovce, zlepence, štrky, brekcie, evapority, tenké sloje uhlia, z obdobia karpatu.
Napokon pokryv všetkých spomínaných útvarov tvoria rôzne hliny, ktorých podstatná zložka je často eolická. Sú to spraše a sprašové hliny, ktoré sa lokálne v minulosti ťažili a využívali na výrobu tehál.