De sentrale delene av Oslo ligger på et underlag av skifer og knollekalk. Sistnevnte danner rygger i bylandskapet, slik som St. Hanshaugen, mens skiferen ligger i senkningene mellom ryggene. Under dette finnes alunskifer, som også inneholder noe uran. Alunskiferen skaper problemer, da den kan ese ut og skade infrastruktur og bygningsfundamenter. Øst for sentrum ligger Ekeberg med 1–2 milliarder år gammelt grunnfjell – gneiser og granitter fra prekambriumtiden. Nord for sentrum ligger åser som Grefsenåsen, Holmenkollen og Tryvannshøyden; disse består i all hovedsak av magmatiske bergarter. Her finnes blant annet den kjente nordmarkitten, brukt blant annet i Stortingsløvene.