Геологическое строение Москвы в разных её частях в первом приближении сходное. Сверху могут залегать безвалунные покровные суглинки, которые возникли вскоре после отступления последнего ледника, "посетившего" данную местность. Покровные суглинки возникли из ледниковых и водно-ледниковых отложений под действием поверхностных сил (ветра, воды и прочих).
Есть предположение, что эти суглинки образовались, в основном, из пыли и т.п. мелких частиц, которые ветер принёс с оголённых (лишённых растительности) приледниковых пространств. Наряду с покровными суглинками сверху могут быть болотные или озёрные отложения, которые тоже возникли уже после ухода последнего для данной местности ледника. Под покровными суглинками могут находиться ледниковые, водно-ледниковые и озёрно-ледниковые отложения.
Ледниковые отложения, представляющие собой беспорядочную смесь глинистых частиц, песка, гравия, гальки и валунов, лучше всего сохранились на вершинах холмов (например, на холмах Теплостанской возвышенности). На склонах холмов и ближе к их подножьям ледниковые отложения размыты потоками талых ледниковых вод, превращены в водно-ледниковые, т.е. рассортированы текущей водой по размеру частиц: чем мощнее поток, тем более крупные частицы он мог перемещать.
В восточной части города, которая относится к Мещерской низменности, распространены также озёрно-ледниковые отложения. Здесь вскоре после ухода ледника плескалось обширное озеро. Картина усложняется благодаря тому, что территорию будущего московского региона "перепахали" не менее трёх ледников. Каждый из них оставил свои отложения и отложения своих талых вод. Между пластами ледниковых отложений могут залегать слои, образовавшиеся в межледниковья.
Они сходны с послеледниковыми. Ещё глубже, под всеми перечисленными отложениями, которые называются четвертичными, обычно залегают пласты, обязанные своим возникновением морю. Море многократно заливало будущую Москву в меловом и юрском периодах мезозоя, а ещё раньше - в каменноугольном и девонском периодах палеозоя. Поэтому в Москве различаются отложения (сверху вниз) меловые, юрские, каменноугольные и девонские. Отложения других периодов очень редки.
Состав морских отложений зависит в первую очередь от того, сколь глубоким было море и как далеко находился берег. В меловом периоде море, как правило, было мелководным, а берег находился рядом. Реки и морской прибой разрушали этот берег, вынося в море обломочный материал, в данном случае - преимущественно пески, так как лёгкие глинистые частицы уносились водой значительно дальше в море. Поэтому меловые отложения представлены в Москве, в основном, песками или песчаниками (если песчинки сцементированы глинистыми частицами).
В юрском периоде море иногда бывало достаточно глубоким, а берег находился в среднем чуть дальше. Поэтому наряду с песками для отложений данного периода очень характерны глины. Глинистые частицы тоже были вынесены реками с суши, но не успели полностью осесть у берега, а потому оказались дальше в море. Среди юрских отложений наиболее узнаваемы чёрные глины, которые совершенно не характерны для предыдущих периодов. В каменноугольном периоде берег очень часто оказывался так далеко, что глина и песок с него почти не поступали. В этих случаях шло медленное накопление известняков.
Растворённая в воде известь, тоже вынесенная в море реками, усваивалась морскими организмами, которые строили из неё свои раковины. Эти раковины (раковины моллюсков и брахиопод, а ещё в большей степени раковины простейших одноклеточных животных) постепенно оседали на дно, формируя многометровую толщу известняков. Сходные процессы происходили и в девонском периоде. Так вот перечисленная последовательность геологических слоёв и вскрывается реками Московского региона.
Покровные суглинки, залегающие непосредственно под почвой, могут быть вскрыты маленькими ручейками, даже временными водотоками. С ними можно познакомиться в неглубоких ложбинах, если на склонах имеются оголённые участки, где нет растительности. В долинах рек, а также в местностях, густо пересечённых лощинами и балками, покровные суглинки часто смыты, и на поверхности оказываются ледниковые и водно-ледниковые отложения.
Если река довольно мощная, она может вскрыть и более глубокие слои. Так, например, вдоль основных рек Теплостанской возвышенности широко распространены меловые пески (в настоящее время с ними можно познакомиться, в частности, в Каменной Клетве в Крылатском и на р.Язвенке в Царицыне). Как правило, они светлые, почти белые, и, кроме того, лишены валунов и прослоев гальки, которые характерны для речных и водно-ледниковых песков. В Крылатском и Коломенском на склоне к р.Москве и на склонах "оврагов", прорезающих этот склон, иногда попадаются глыбы так называемого "татаровского камня" - прочного мелового песчаника, из которого раньше делали мельничные жернова (см. описание Каменной Клетвы и Каменных Зараз в Крылатском). Крупная глыба "татаровского камня" лежит в Верхнетатаровском овраге.
В Коломенском (в Голосовом овраге) известны Девий камень и Гусь-камень. Такие же глыбы имеются на склонах и днище Машининого оврага в Коломенском. На р.Сходне примечательно Соколовское обнажение напротив Куркина. Самые мощные московские реки "докопались" до чёрных юрских глин. Такие глины обнажены около р.Москвы под Карамышевской плотиной, в Фили-Кунцевском лесопарке, на Воробьёвых горах, в Коломенском.
Есть они в низовьях значительных притоков р.Москвы - на Сходне, Химке, Городне. Для отложений юрского периода характерны остатки беспозвоночных организмов - белемнитов, брахиопод, аммонитов (см. описание Восьмого ручья Фили-Кунцевского лесопарка). Когда-то в Дорогомилове у самого берега р.Москвы были обнажены известняки каменноугольного периода.
Они еле-еле выступали из реки и оказались затопленными после искусственного подъёма уровня воды. В настоящее время известняки в пределах Москвы имеются на поверхности только в одном из карьеров на юге природного парка "Битцевский лес" (за МКАД), но это обнажение не имеет отношения к рекам. Что же касается известняков и доломитов девонского периода, то они и раньше нигде в Москве на поверхности видны не были.
Впрочем, и того, что можно наблюдать вдоль московских речек, достаточно, чтоб многие участки их берегов считались ценными геологическими объектами. В настоящее время на геологическую экскурсию можно сходить под Карамышевскую плотину, в Крылатское, Фили-Кунцевский лесопарк, Коломенское (Голосов овраг, Дьяковские Заразы), Братеево, на Язвенку. В 19 в. и начале 20 в. для таких экскурсий использовались Серебряный овраг, Гнилуша, Студёный овраг, Воробьёвы горы, а также Кунцево и Коломенское.
Геологическая информация приведена также в очерках о Верхнетатаровском овраге, Каменных Заразах, Каменной Клетве, ручьях Фили-Кунцевского лесопарка, Сетуни, ручьях Воробьёвых гор, Заразах (Дьяковских), Городне, Чертановке, Дубинкинской речке, Язвенке, Шмелевке, Соровском овраге, Сходне, Голеневском ручье, Горетовке, Химке, Яузе, Серебрянке, Косинских озёрах.