L'Alsace est la partie occidentale

L'Alsace est la partie occidentale de la plaine du Rhin située sur sa rive gauche. C'est un fossé d'effondrement, appelé aussi rift ou graben, d'âge oligocène, associé à ses épaulements latéraux : les Vosges et la Forêt-Noire. Le massif du Jura, formé par glissement (induit par la surrection alpine) de la couverture mésozoïque sur les formations triasiques (« couches savon ») recoupe la région de Belfort.

Le fossé rhénan s'est effondré durant le tertiaire, en conséquence la région a été plusieurs fois envahie par la mer, ce qui explique une sédimentation variée : marne, calcaire, sel gemme, marbre. De plus, au quaternaire, des dépôts éoliens de lœss ont lieu.
Le Sundgau qui était alors un vaste plateau calcaire a été recouvert par les mers secondaires, au commencement de l'ère tertiaire. Au début de l'Oligocène, on assiste à un affaissement du fossé rhénan à l'origine de la pénétration marine. À la fin de l'Oligocène, la mer se retire définitivement laissant des dépôts de sédiments très fins. À la fin du tertiaire et au début du quaternaire le surélèvement des Vosges et de la Forêt Noire entraîne la formation du Jura qui est le résultat de plusieurs phases de plissements, entrecoupées par des phases d'érosion. La nappe de cailloutis d'origine alpine que l'on trouve dans le Sundgau est due à l'érosion très intense du Jura par le Rhin qui, pris dans un couloir, rejoignait l'actuelle vallée du Doubs. Ce n'est que l'affaissement du fossé rhénan qui a modifié le cours du Rhin et le régime hydrographique par les phénomènes de capture.
Les Vosges sont constituées au nord par des grès du Buntsandstein et au sud par du granite ; les granites sont des structures hercyniennes exhumées lors des soulèvements latéraux conjoints à l'effondrement du rift.
Le Jura, soulevé plus tardivement (au Miocène) est constitué de calcaires et de marnes d'âge le plus souvent jurassique, donc beaucoup plus anciens que les formations de la plaine alluviale du Rhin.
La structure tectonique du sous-sol (fossé d'effondrement) explique une certaine activité sismique.

Des gisements de pétrole ont été exploités au nord (à Pechelbronn, près de Niederbronn-les-Bains, l'un des premiers gisements au monde à avoir été exploité, en 1740), ainsi que des gisements de potasse datant de l'oligocène près de Mulhouse. Des mines d'argent ont également été exploitées jusqu'au début de xxe siècle près de Sainte-Marie-aux-Mines. Deux gisements de houille appartenant aux bassins houillers des Vosges et du Jura sont exploités entre le xviiie siècle et le xixe siècle dans le sud du Haut-Rhin ainsi que dans la Vallée de Villé.

Enfin, le fort géotherme, conséquence de la remontée mantellique qui eut lieu à l'aplomb du rift, permet une exploitation géothermique expérimentale à Soultz-sous-Forêts.

Sismicité
La zone la plus active sur le plan sismique en Alsace est le Sundgau dans le Sud du Haut-Rhin29, tant par le nombre que par l’intensité des séismes qui l’ont touché. Ce territoire a été frappé par plusieurs séismes d’intensité supérieure à VI. Le plus dévastateur fut celui de Bâle du 18 octobre 1356 (intensité épicentrale VIII-IX), d'une ampleur inédite en Europe de l’Ouest. Bien que moins soutenue, l’activité sismique du fossé rhénan est significative et apparaît plus forte que celle des régions voisines. Une dizaine de séismes d’intensité supérieure à VI sont à dénombrer, dont le plus récent date du 15 juillet 1980. Le massif vosgien ne montre qu’une activité sismique diffuse et peu intense.