Восточная часть территории Колумбии относится к докембрийской Южно-Американской платформе, западная – к Андской складчатой системе Восточно-Тихоокеанского подвижного пояса. Фундамент платформы, сложенный метаморфич. породами рифея (гнейсы, кристаллич. сланцы, амфиболиты), выступает на поверхность на крайнем востоке страны (зап. часть Гвианского щита); на б. ч. плоскогорья, Амазонской низменности и в области Льянос-Ориноко фундамент перекрыт чехлом меловых и кайнозойских, гл. обр. терригенных, осадков, мощность которых увеличивается в сев.-зап. направлении.
Докембрийская платформа отделена от альпийских складчатых структур Колумбийских Анд Предандийским (Субандийским) передовым прогибом, протягивающимся с северо-востока и заполненным неоген-четвертичной слабодеформированной молассой (песчаники, конгломераты, глинистые сланцы, гипс) мощностью св. 14 км.
Складчато-покровное горное сооружение Анд, надвинутое к востоку, состоит из нескольких крупных поднятий (выражены в рельефе Восточной, Центральной, Западной и Береговой Кордильерами Анд) и разделяющих их более узких межгорных прогибов (впадины долин рек Магдалена, Каука и Атрато), заполненных мощными неоген-четвертичными молассами. Поднятие Вост. Кордильеры Анд сложено докембрийскими метаморфич. породами (в осевой части), перекрытыми терригенными, кремнистыми, карбонатными и обломочными пестроцветными отложениями палеозоя (вовлечённые в деформации фрагменты фундамента и осадочного чехла Южно-Американской платформы), а также красноцветной обломочной толщей триаса, юры и мела.
B центр. части поднятия прослеживаются грабены, заполненные мелководными морскими и континентальными кайнозойскими отложениями. Известны массивы мезозойских гранитоидов. Поднятие Центр. Кордильеры Анд образовано метаморфич. породами кембрия и ордовика (гнейсы, зеленокаменные породы) и триасово-юрскими вулканогенно-осадочными отложениями, прорванными интрузиями гранитоидов и др. пород в осн. мелового возраста, среди которых крупнейшие – батолиты Антьокия и Ибаге.
Поднятие Зап. Кордильеры Анд сложного чешуйчато-надвигового строения сформировано мощными осадочно-вулканогенными сериями мезозоя (юра – мел), прорванными гранитными батолитами неогенового возраста. Известны мелкие массивы гипербазитов. Миоценовые и плиоцен-четвертичные вулканиты (андезиты, дациты), слагающие стратовулканы, перекрывают более древние комплексы вдоль оси Центр. Кордильеры и в юж. части Зап. Кордильеры Анд. Поднятие Береговой Кордильеры Анд сложено вулканогенными породами (гл. обр. базальты).