Der Wienerwald ist ein großes, zu 50% bewaldetes Gebiet in der kollinen bis submontanen Stufe. Er besteht aus zwei geologischen Einheiten, der Flyschzone und den östlichen Ausläufern der Nördlichen Kalkalpen.

Der Flysch-Wienerwald wird von drei Südwest-Nordost streichenden Decken aufgebaut. Die nördliche Greifensteiner Decke besteht aus sauren Sandsteinen in Wechsellagerung mit kalkigen Sedimenten. Die südöstlich anschließende Kahlenberger Decke überlagert einen Teil der Greifensteiner Decke und besteht aus Mürbsandsteinen, mergeligen Schichten und Tonschiefern. Der Süden des Flysch-Wienerwaldes wird von der mächtigen Laaber Decke gebildet, die aus Sandsteinen mit eingemischten Tonschiefern aufgebaut wird.

Der südöstlich anschließende kalkalpine Wienerwald wird von der Frankenfelser und der Lunzer Decke gebildet. Die unterschiedlichen Gesteine wurden durch tektonische Bewegungen stark untereinander vermischt. Die am häufigsten vorkommenden Gesteine sind Dolomit und Kalke. In die Kalkalpenzone eingebettet liegen einige Kleinbecken, die mit Tertiär-Sedimenten ausgefüllt sind. Diese Ablagerungen bestehen aus schluffig-lehmig-tonigen Materialien (Tegel) oder aus Muschelkalken und sind mit Kalkschottern, vermischt. Das größte Vorkommen dieser Sedimente liegt im Becken von Gaaden. Das Thermengebiet schließt östlich an den Wienerwald an, und gehört geologisch zur Randzone des Wiener Beckens. Hier treten Tertiär-Feinsedimente zutage.