Pod względem budowy geologicznej Giszowiec zlokalizowany jest w niecce górnośląskiej. Utwory wypełniającego nieckę pochodzą z okresu górnego karbonu i są wykształcone w postaci łupków, piaskowców i zlepieńców z pokładami węgla kamiennego, które powstały przed 300 milionami lat. Wychodnie tych skał, występujące na znacznej powierzchni Giszowca, to głównie warstwy orzeskie (w przeważającej części są to łupki, w tym iłołupki, na których pracowały cegielnie m.in. w Giszowcu). W dolinach rzek występują natomiast polodowcowe utwory plejstoceńskie w postaci madów, mułów, piasków i żwirów rzecznych. W Giszowcu zaznaczają się też obszary występowania holoceńskich glin zwałowych.
Na przeważającej części Giszowca występują gleby płowe wytworzone z glin zwałowych oraz piasków naglinowych i naiłowych. Są one dosyć żyzne, a ich odczyn jest słabo kwaśny lub obojętny. W dolinach rzek wykształciły się mady. Na skutek działalności człowieka uległy one też w wielu miejscach przeobrażeniom, przez co wytworzyły się również gleby antropogeniczne.