Embasamento cristalino, constituído por rochas metamórficas e graníticas, ocorre principalmente na porção leste da bacia.
As rochas sedimentares mesozóicas e paleozóicas, integrantes do segundo domínio geológico, ocorrem em grandes extensões ao longo de uma faixa norte/sul que acompanha as rochas do embasamento, na região de Piracicaba.
As rochas efusivas, que aparecem sob a forma de derrames basálticos, são observadas em grande parte dos municípios, mais intensamente em Paulínia, Sumaré e Hortolândia.
As coberturas sedimentares, integrantes do quarto domínio, compreendem os depósitos aluvionares e coluvionares dos cursos de água e os solos residuais resultantes de desintegração de rochas. Quanto à geomorfologia, a área pode ser caracterizada por três zonas: Planalto Atlântico, Depressão Periférica e Cuestas Basálticas.
O Planalto Atlântico, encontrado na parte leste caracterizada pelo embasamento cristalino, é constituído por relevo montanhoso, com morros, alcançando altitudes superiores a 1.200m, e vales, chegando a cotas altimétricas entre 750 e 850m.
A Depressão Periférica, que apresenta topografia colinosa, localiza-se em uma faixa de aproximadamente 50 km na parte central da região.
As Cuestas Basálticas, constituídas por relevo escarpado desenvolvido sobre rochas basálticas, encontram-se na parte nordeste das bacias PCJ.
Os principais cursos de água da área apresentam, basicamente, escoamentos no sentido leste/oeste.
