临沂市地质构造复杂，地层发育比较齐全，从太古界至新生界，除上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、三迭系及中、下侏罗统、老第三系古新统、新第三系地层缺失以外，其他各期地层都有发育。主要构造以郯庐断裂带（境内称沂沭断裂带）为主，郯庐断裂带经郯城北北向延伸，纵贯临沂市，以断裂为界，临西为鲁西台背的一部分，属华北地台范畴，临东为胶南隆起的一部分，属扬子大陆块范畴。

临沂地处鲁中南低山丘陵区东南部和鲁东丘陵南部。地势西北高东南低，自北而南，有沂山、蒙山、尼山3条

主要山脉呈西北东南向延伸，控制着沂沭河上游及其主要支流的流向。以沂、沭河为中心，西、北、东三面群山环抱，向南构成扇状冲积平原。山地、丘陵、平原面积比例为1:2:2。山地集中分布在沂水、沂南、蒙阴、平邑、费县、莒南等县。地势较高，一般海拔400米以上。丘陵主要分布于山区外围，沂水、沂南、莒南、兰山、兰陵、临沭、郯城、平邑等地都有分布，以沭河以东分布最广，一般海拔200米─400米。平原有沂沭河冲积平原、山间沟谷平原、涝洼平原。沂沭河冲积平原主要分布在沂水南部、沂南东部、河东、兰山、罗庄、兰陵、郯城。涝洼地平原主要分布于兰陵和郯城南部。