Geologicky jsou Brdy rozsáhlým komplexem, který jinde u nás ani ve velké části Evropy nemá obdoby. Horniny tvořící většinu jejich podloží můžeme rozdělit do čtyř skupin. 

Nejstarší vznikaly už v době starohor - břidlice, bazaltické vulkanické horniny a silicity (dříve buližníky), které se objevují například na západním břehu Padrťských rybníků.

 Buližník v PR Na skalách, foto: Bohumil Fišer
Nerosty v Brdech.
 Slepenec v nivě Klabavy, foto: Bohumil Fišer

O něco mladší jsou horniny pocházející z počátku prvohor (kambrium). Ty tvoří významnou část Brdské vrchoviny, zejména její nejvyšší partie, pro které jsou typické slepence, pískovce, břidličné sedimenty a vulkanity. Tyto uvedené skupiny hornin jsou extrémně neúživné a kyselé a právě ty dodávají přírodě Brd jejich jedinečnost. 

V pozdějších obdobích prvohor (spodní ordovik) vznikalo podloží Třemšínských Brd a Rožmitálska s typickými křemenci, břidlicemi, bazaltickými alterovanými vulkanity a horizonty sedimentárních železných rud.

Mirošovskou pánev utvářejí horniny usazené v pozdních prvohorách (karbon).

Brdy představují v České republice největší souvislou plochu budovanou kyselými neúživnými horninami.