Малоземельской тундра сформирована на четвертичных отложениях мощностью свыше 100 м. В основании толщи располагаются валунные суглинки и глины нижней морены рисскогого оледенения мощностью до 10 м Нижняя морена содержит валуны принесенные оледенением с Новой Земли. Выше нижней морены расположены темносеросиние глины, галечновалунные пески и чистые пески, образованные в период межледниковой морской трансгрессии. Ещё выше находится верхняя морена вюрмского оледенения, представленная валуннами смешанного новоземельско-скандинавско-тиманское происхождения.