Геология Теннесси столь же разнообразна, как и его ландшафты. Теннесси разделен на три Главных дивизиона : Восточный, Средний и Западный Теннесси. Физически Теннесси также разделен на три основных типы рельефа: равнина речных долин, нагорья и бассейны, а также горы.
Большая часть отложений в Среднем Теннесси отложилась от ордовика до Миссисипи, примерно между 400 и 300 миллионов лет назад. Осадочные породы в основном представляли собой глубоководные известняки с некоторыми сланцевыми слоями. Миссисипские известняки являются геном ралли толще ордовикских и вдобавок более черты. В ордовике Аппалачи начали формироваться и к концу палеозоя стали высокими пиками. В течение Пенсильвании, плато Камберленд образовалось вдоль края Аппалачей в виде пляжных и прибрежных отложений, в основном песчаника сегодня.
Большинство отложений мезозоя было отложено в Западном Теннесси, вдоль нынешнего течения реки Теннесси. Формация Кун-Крик - одна из них, отложившаяся в виде песчаной береговой линии вдоль набережной Миссисипи в течение мелового периода. Многие крупные морские существа, в том числе мозазавры и плезиозавры, а также аммониты правили морями, покрывающими эту территорию. Поскольку в то время этот район находился под водой, в летописи окаменелостей нет наземных динозавров. Аппалачи на востоке в это время также испытали эрозию и были сглажены почти до нынешней высоты.
К кайнозою уровень моря упал до нынешнего уровня, и североамериканский континент высох. Река Миссисипи, а также реки Теннесси и Камберленд образовались и врезались глубоко в долины. Бассейн Нэшвилл, который на самом деле является геологическим куполом, был вытолкнут снизу мантийным шлейфом, обнажая более мягкие пласты с дополнительной эрозией на Обод Хайленда, окружающий бассейн, увеличил размер бассейна. Вполне вероятно, что в будущем бассейн продолжит расширяться.
Большинство кайнозойских отложений встречается в Западном Теннесси около залива Миссисипи в виде песков и илов.