Berggrund
Berggrunden i Norrtälje kommun består av bergarter av mycket gammalt ursprung. Det är gnejs och granit, som är vanligast och man anser att de är cirka 2 000 000 000 år gamla. Urberget, som det kallas, är hårt och svårvittrat och bildar själva grunden till landskapet som vi ser. Genom berggrunden går en mängd sprickdalar i olika riktningar, som delvis är vattenfyllda som sjöar. Landskapstypen kallas för sprickdalslandskap. Topografin är dock ganska flack och den högsta punkten ligger i Rö församling och är cirka 75 meter över havet. Det finns relativt få bergbranter och djupa klyftor i kommunen.
Morän
När inlandsisen låg tjock över landet eroderades även det hårda urberget. Den blandning av sten, grus, sand, silt och lera som täckte landskapet när isen smälte bort kallas morän. Ursprungsmaterialet i moränen kommer från både när och mer fjärran. Isrörelseriktningen var från norr mot söder, vilket gjorde att material från Gävlebuktens kalkstenar blandades in i Roslagens morän. Kalkhalten i jordarna är som störst i kommunens norra delar och avtar söderut. Förekomsten av kalkhaltiga jordar präglar i hög grad sammansättningen av flora och fauna.
Landhöjning
När isen smälte bort för cirka 10 000 år sedan var hela marken nedtryckt och Roslagen var havsbotten. Urberget som var täckt av morän har sedan dess sakta stigit ur havet. Landhöjningen pågår fortfarande och är cirka 5 milimeter om året. När de högsta partierna steg ur havet svallades jorden bort och precis som dagens skärgårdskobbar var de kala. Skärgården har sedan förflyttats längre och längre österut och havsvikar har snörts av till insjöar allteftersom landet har stigit. Moränen på höjderna har av vågorna delats upp i sina olika kornstorlekar. Stenarna ligger kvar, sanden finns lite längre ner och längst ner i dalgångarna har leran sedimenterat. När landet höjde sig visade sig också några rullstensåsar, som hade bildats under isen i smältvattensfloder.