По западной и юго-западной частям провинции развиты морские и лагунные отложения кембрийского, ордовикского, силурийского, небольшие толщи и площади девонского и еще меньше нижнекаменноугольного возрастов. Нижнекембрийские отложения представлены песчаниками и известняками. В бассейне Сухой Тунгуски с известняками связаны карстовые формы рельефа.
Широко, особенно между Подкаменной Тунгуской и Ангарой, развиты красноцветные верхнекембрийские мергели, аргиллиты, глинистые доломиты и известняки с битумами. Их согласно покрывают ордовикские мергели, доломиты, алевролиты и в небольшой степени известняки.
В силурийский период углубившееся море оставило в западной части провинции слои карбонатных пород, главным образом известняков, которые вверх сменяются серыми ноздреватыми известняками и доломитами с пластическими битумами.
Известняки сменяются девонскими пестроцветными и лиловыми алевролитами, песчаниками и мергелями с прослоями известняков и гипсов. Девонские слои сильно размыты и сохранились небольшими участками по бассейнам р. Бахты (правый приток Енисея), Подкаменной, Сухой и Нижней Тунгусок, В них развиты карстовые воронки, ниши в скалистых обрывах и исчезающие речки.
Нижнекаменноугольные морские зеленовато-серые известковистые песчаники, сланцы, алевролиты сохранились незначительными островками близ Нижней Тунгуски.
С лагунными отложениями северной части связаны соляные и сероводородные источники. Соляные источники отмечены и в кембрийских породах юга провинции.
В среднекаменноугольное время восточная часть провинции, расположенная в краевой части Тунгусской синеклизы, начала погружаться, а западная — подниматься. В полосе разного направления движении образовались разломы и внедрение интрузивных тел — даек и пластовых интрузий траппов. Долериты, прорываясь через угленосные отложения, превратили уголь в графит. Высококачественное месторождение графита (Ногинское) известно в долине р. Нижней Тунгуски. Кроме этого с долеритами связаны магнетитовое оруденение, появление некоторых редких металлов.
Восточнее полосы долеритовых интрузий тянется полоса туфов. Покровы базальтов заходят в пределы провинции только на северо-востоке.
Провинция расположена в полосе интенсивного врезания крупных рек, так как, с одной стороны, находится вблизи долины Енисея, а с другой — испытывает подъем, как и весь край плоскогорья. Поэтому долины здесь имеют крутые склоны с плохо развитыми узкими цокольными террасами. Много отдельно возвышающихся массивов и сопок. Резко преобладает размыв и снос продуктов выветривания над их отложением и накоплением. Только в приенисейской части, где плоскогорье переходит к террасам древней долины Енисея, развиты четвертичные и остатки неогеновых песчано-глинистых отложений.
Для северо-восточной части типичны массивные столовые горы. Их широкие плоские вершины на высоте 650–800 м бронированы трапповыми покровами — останцами мощных базальтовых покровов. Редкие крупные озера, например Онёка, занимают обширные котловины между этими останцами. Однако озерные ванны в плане округлы и не похожи на длинные трещинные озера Путораны.
В северо-западной части трапповые останцы образованы интрузивными долеритами, например Северный Камень, резко возвышающийся над долинами Нижней Тунгуски и ее правого притока Северной. На противоположном берегу Нижней Тунгуски возвышается другой останцовый массив — Летний Камень.
Вершины трапповых останцов выше 480–500 м покрыты кустарничковой горной тундрой с дриадой, стелющейся голубикой, брусникой, водяникой, камнеломкой, карликовой березкой. Вниз по склонам горная тундра оконтурена поясом кустарниковой ольхи. Для трапповых гор типичны столбчатые обрывы верхних частей склонов, каменисто-глыбовые осыпи по склонам и промоины временных водотоков, напоминающие аналогичные образования в зоне редколесий. Однако смешанные кедрово-елово-лиственничные леса с березой маскируют эти промоины.
Междуречья, сложенные туфами и осадочными породами, имеют пологоволнистый рельеф.
Нижняя Тунгуска течет среди столовых гор в значительно более узкой современной долине, чем в среднем и в верхнем течении. Рекой часто подмываются коренные берега, образующие скалистые «щеки». Продольный профиль русла не выработан. На плесах глубина достигает 4–5 м, при пересечении же выходов траппов образуются перекаты, шиверы и пороги, например труднопроходимый порог Большой выше устья правого притока р. Ерачимо.