В строении Русской платформы выделяются два яруса: складчатый кристаллический фундамент из пород архея и протерозоя, на котором почти горизонтально залегают осадочные породы второго этажа палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов.
Формирование кристаллических пород фундамента Русской платформы продолжалось около 3 - 3,5 млрд. лет на протяжении архейской и протерозойской эр. Много раз за это время периоды господства морей, когда накапливались мощные толщи осадков, сменялись эпохами горообразования, магматизма и вулканизма. При этом из остывающей магмы кристаллизовались граниты, базальты и другие магматические породы и сопутствующие им руды металлов.
В фундаменте Русской платформы вместе с породами неглубокого метаморфизма - филлитовыми, тальковыми, хлоритовыми сланцами и песчаниками - образовались мощные толщи кварцитов различного состава, в том числе железистые кварциты.
В раннем палеозое, на протяжении почти 200 млн. лет, в условиях жаркого климата разрушались кристаллические хребты протерозоя. Горы постепенно снижались до состояния холмистой равнины, а продукты выветривания накапливались на плоских междуречьях, в понижениях рельефа и в трещинах кристаллических массивов. При разрушении железистых кварцитов образовывались железные руды.
На поверхности кристаллического фундамента залегают морские мелководные осадки среднего и верхнего девона, которые вверх по разрезу сменяются отложениями каменноугольного, юрского, мелового, палеогенового и четвертичного периодов.
Мелкое теплое море впервые залило территорию области в среднем девоне и с перерывами просуществовало до конца периода. В морях среднего и позднего девона отложились известняки, доломиты, мергели и известковые глины с прослоями разнозернистых кварцевых песков, песчаников и пестроцветных глин. В известняках и глинах находят остатки богатой фауны теплых тропических морей - кораллов, морских лилий, древних причудливых рыб.
На большей части площади породы карбона лежат на неровной поверхности кристаллического фундамента, покрытого корой выветривания докембрия. Они начинаются серыми и темно-серыми песчаниками и заканчиваются морскими известковыми глинами, известняками.
В верхнеюрскую эпоху (келловейский, оксфордский и другие века) территорию Курской области заливало мелкое море. Оно оставило серые и черные жирные пластичные глины с прослоями известняков и мергелей (смесь мела с глиной), над которыми лежат голубовато-серые известковистые глины с желваками фосфоритов и прослоями песчаников.
В меловую эпоху область заливали неглубокие, изобиловавшие мелями и островами моря, которые нередко на короткое время отступали.
Граница последнего морского бассейна мелового периода, наступавшего на территорию области из пределов Украины, проходит от верховьев рек Реут и Реутец к верховью реки Тим.
Еще раз мелководные моря заливали территорию Курской области в палеогене. Погружения чередовались с поднятиями, что способствовало усложнению геологического строения. В строении палеогеновой толщи зеленовато-серые, охристо-желтые пески, песчаники и глины раннего палеогена сменяются светло-зеленовато-серыми песками, глинами и опоками киевского и глауконитовыми песками и глинами харьковского ярусов среднего и позднего палеогена. Разрез заканчивается толщей белых и пестрых мелкозернистых песков и глин так называемой полтавской свиты конца палеогена - начала неогена. В них находятся прослои, глыбы и линзы песчаников, местами окрашенные в розовый и кирпично-красный цвета. У п. Тим песчаники содержат большое количество отпечатков растений. Здесь можно обнаружить отпечатки не только дуба, клена, липы, ясеня, но и растений влажных субтропиков - магнолии, лавра, фикуса, олеандра, платана, секвойи и других.