Геологическое строение А. неоднородно. У восточного края А., между 10° и 30° ю. ш., простирается герцинская складчатая система Пуны, сложенная породами палеозоя (от кембрия до перми) и прорванная гранодиоритами. Собственно система А. — одна из крупнейших систем альпийской складчатости. Она заложилась на палеозойском и частично байкальском складчатом основании. Геосинклинальные троги А. образовались в триасе и заполнялись мощными осадочными и вулканогенными толщами до конца мела. В конце мела произошли поднятия и складчатость; образовались гранитоидные интрузии, в том числе огромной протяжённости массивы Береговой Кордильеры Перу, побережья и Гл. Кордильеры Чили. В течение палеогена и неогена сформировались межгорные и краевые прогибы, заполнившиеся осадочными толщами большой мощности (Альтиплано, Маракайбо). В некоторых из них известны месторождения нефти. Активный современный вулканизм и землетрясения, приуроченные главным образом к западной зоне, свидетельствуют о том, что горообразование продолжается.
В соответствии с различными структурами размещаются и полезные ископаемые. К краевым и межгорным прогибам приурочены крупные месторождения нефти (впадины Маракайбо, Магдалены, предгорья А. Венесуэлы, Перу, Боливии, Аргентины). В восточных палеозойских структурах и в жерлах древних вулканов Перу и Боливии находятся руды олова, серебра, свинца, цинка, вольфрама, ванадия, сурьмы, висмута, мышьяка и др. С интрузиями А. связаны месторождения медных руд (Чили). Имеются также месторождения золота, платины и изумрудов в Колумбии, натриевой селитры на С. Чили и др.