Na kompleksie skał krystalicznych podłoża spoczywają potężnej grubości warstwy skał osadowych wypełniające nierówności powierzchni. Z nimi związane jest występowanie surowców mineralnych. Według Szczepkowskiego w Pasłęku stwierdzono na znacznej głębokości istnienie pokładów soli kamiennej, o grubości ok. 100 m. Warstwy te to kolejne pokłady skał paleozoicznych, kambru, ordowiku i syluru, osiągające w obniżeniu podłoża miąższości przekraczające 1000 m. Na utworach tych spoczywają pokłady górnego permu, brakuje natomiast w większości dewonu i zupełnie karbonu. Stwierdzono również, że w warstwach paleozoicznych lub bezpośrednio na podłożu krystalicznym leży kompleks skał osadowych złożonych z utworów triasu, jury i kredy o łącznej grubości 700-1300 m. Jak wykazały wiercenia, strop kompleksu tych złóż pojawia się na głębokości 120-500 m. Na przykład wiercenia przeprowadzone w Olsztynie do głębokości poniżej 340 m osiągnęły utwory górnej kredy. Utwory geologiczne trzeciorzędowe o grubości ok. 100-300 m składają się z warstw oligocenu, miocenu i poliocenu. Występują one w obrębie niemal całego regionu, z wyjątkiem jego północno-wschodniej części, w której spoczywają bezpośrednio na utworach kredowych. Utwory trzeciorzędowe są pokryte warstwą utworów czwartorzędowych o grubości 100-200 m.