Геологическое строение Великобритании очень разнообразно. С Великобританией связаны некоторые термины геологии (например, Ордовикский период назван в честь древнего кельтского племени ордовиков, жившего в центральном и северном Уэльсе; Девонский период назван в честь графства Девон на юго-западе Англии). Наиболее старые горные породы Великобритании — гнейсы, сформировавшиеся 2,7 млрд лет назад в архейскую эру — были обнаружены на северо-западе Шотландии на Гебридских островах. К югу от гнейсов расположена область, представляющая собой сложную смесь осадочных пород (приблизительный возраст — 1 млрд лет), формирующих северо-западную часть Хайленда и Грампианские горы в Шотландии. 

В основе большей части центральной Англии лежат остатки древних вулканических островов. Гористая область в Англии и Уэльсе появилась приблизительно 600 млн лет назад в эпоху Кадомской складчатости.

Отложения сланцев в Уэльсе образовались около 500 млн лет назад в Ордовикский период. Приблизительно в это же время (425 млн лет назад) в северной части Уэльса наблюдалась вулканическая активность. Остатки некоторых вулканов можно увидеть и сейчас (например вулкан Робелл Фуар, возраст которого по оценкам составляет 510 млн лет). Лавой и пеплом этих вулканов, известных как Борроудейлские, покрыты северная часть Уэльса и Озёрный край.

В Силурийский период, за отрезок времени между 425 и 400 млн лет назад, в эпоху Каледонской складчатости сформировалась большая часть поверхности современной Великобритании. Лавы образовавшиеся в этот период выходят на поверхность в графствах Сомерсет и Пембрукшир. В Девонский период вулканические отложения сформировали гору Бен-Невис. В это время уровень моря сильно колебался и береговая линия многократно смещалась с юга на север с перемещением осадочных пород.

В каменноугольном периоде, около 360 млн назад, Великобритания находилась на экваторе. В это время сформировались каменноугольные пласты мендипской области в графстве Сомерсет, в Пеннинских горах, северной Англии, Кенте и Уэльсе. Пласты формировались в долинах рек, болотах и влажных лесах. В Пермском и Триасовом периодах территория Великобритании была покрыта мелкими морями, что способствовало накоплению осадочных пород, таких как сланцы, известняки, мергели. После отступления морей территория представляла собой плоскую пустыню с солевыми пятнами.

В Юрском периоде Великобритания снова оказалась под водой, что привело к очередному накоплению осадочных пород (глины, песчаники, оолиты и другие), которые распределены по всей территории Англии от Кливлендских холмов в Йоркшире до побережья в графстве Дорсет. Остатки водорослей и бактерий оказавшиеся ниже осадочных пород, привели к образованию нефти и газа Северного моря. В меловом периоде большая часть Великобритании также была ниже уровня моря, что привело к накоплению на территории мела и кремня. Так в это время образовались Дуврские меловые скалы, кремневое плато в Уилтшире (на территории которого расположен Стоунхендж), меловые холмы Чилтерн-Хиллс и Саут-Даунс.

Последние вулканические породы на территории Великобритании образовались в раннем Палеогеновом периоде около 63 — 52 млн лет назад. Извержения, произошедшие в то время, привели к образованию плато в графстве Антрим и базальтовых колонн дороги гигантов. Происходило дальнейшее накопление осадочных пород на юге Англии (включая Лондонские глины). Ла-Манш в это время представлял собой ватты с песком, нанесённым реками. В Четвертичном периоде главные изменения рельефа были вызваны ледниковыми периодами, оставившими характерные долины в горных областях и плодородные (часто каменистые) почвы в южной Англии.