沂山为泰鲁沂山地东端主峰，其地貌发育过程与泰山、鲁山一致。因其东与沂沭断裂带毗连，受其牵制，上新世以来隆起量略小。 中、新生代鲁西地块差异升隆运动强烈，产生了大规模的构造断裂，使鲁西地块破裂，形成许多断块凸起和断陷盆地。新生代第三纪断裂活动尤为剧烈，形成了泰山、鲁山、沂山等山脉，奠定了鲁西地区的山岳面貌。
太古代泰山期侵入岩。沂山以花岗岩类片麻岩居多，岩石为暗绿色，不等粒鳞片花岗-花岗变晶结构，块状构造，主要由更长石、角闪石、黑云母、石英组成。还有各种脉岩，如伟晶岩脉、细晶岩脉、花岗岩脉、石英脉、煌斑岩脉、角闪岩脉等。
地质构造。沂山断凸，属于鲁西断块隆起，以葛沟断裂与沂沭断裂构造带分界。其基底由泰山群构成，构造复杂，以紧密倒转褶皱为主，构造线方向为北西向。盖层由土门群、古生界、中生界、新生界构成。构造简单，以单斜为主，而断裂构造极为发育，发育有东西向、南北向、北西向和北东向4组断裂。这些断裂控制了一系列中、新生代断陷盆地，形成该区断凸和断陷相间分布的构造格局。
