Akcentem budowy geologicznej rejonu Bydgoszczy są dwie doliny kopalne. Północna, płytsza, wcięta w utwory mioceńskie, ma przebieg Jachcice – Bielawy – Siernieczek. Wypełniona jest osadami fluwioglacjalnymi. Jej głębokość sięga 66 m i odpowiada rzędnej dna około -11 m n.p.m. Druga dolina wcina się w utwory mezozoiczne (dno – 105 m n.p.m.) i przebiega z Kapuścisk na północny wschód.
Osady górnej jury wykształcone są w formie wapienia muszlowego, mułowców piaszczystych, piaskowców z wkładkami anhydrytów i soli kamiennej. Dolna kreda reprezentowana jest m.in. przez piaskowce wapniste. Osady starszego trzeciorzędu (oligocenu) występują w postaci iłów i piasków ilastych o grubości ok. 30 m, nad którymi zalega seria mioceńska (10–30 m n.p.m.) w postaci brunatnych piasków drobnoziarnistych z domieszką węgla brunatnego w postaci pokładów o grubości do 10 mEksploatację węgla utrudnia hydrostatyczny nacisk wody podziemnej, krążącej w piaskach mioceńskich.. W nadkładzie warstwy mioceńskiej zalegają iły pstre z młodszego trzeciorzędu (pliocenu 5,3–2,5 mln lat temu), których pierwotna miąższość ok. 100 m została w rejonie dolin Wisły i Brdy poważnie ograniczona do kilku metrów. Strop iłów występuje na rzędnej 40–50 m n.p.m. i w środkowej części miasta zalega płytko pod powierzchnią terenu.