Die Alb stellt eine Schichtstufe des Süddeutschen Schichtstufenlands dar. Sie besteht aus sedimentären marinen Ablagerungen in Form mächtiger Schichten aus Ton, Kalk und Mergel. Diese Gesteine entstanden während der Jurazeit am Boden eines Meeres, das vor etwa 200 bis 150 Millionen Jahren große Teile Europas bedeckte. Diese Juragesteine bilden 3 Hauptformationen, die nach ihrer Farbe von unten nach oben unterschieden werden:

Lias - Schwarzer Jura

Die Gesteine des Schwarzen Jura sind Tonschiefer und werden durch einen hohen Gehalt an Bitumen und Pyrit dunkel gefärbt. Man spricht auch von Ölschiefer.

Dieses Gestein tritt am Fuße des Albtraufes auf und ist bekannt für seinen Reichtum an Fossilien. Diese kann man im Urwelt-Museum in Holzmaden und im Holcim Werkforum in Dotternhausen betrachten.

Dogger - Brauner Jura

Die Schichten des Braunen Jura, sandig-tonige Mergel, erhalten ihre braune Farbe durch einen recht hohen Gehalt an Eisen. Dieses Eisen wurde in Wasseralfingen bei Aalen auch als Eisenerz abgebaut. Diese Schicht umfasst geochronologisch den Zeitraum von 174 bis 170 Millionen Jahren. Fossilienfunde wurden unter anderem im tiefen Stollen in Wasseralfingen gemacht. Sie sind im städtischen Urweltmuseum in Aalen ausgestellt.

Malm - Weißer Jura

Der Weiße Jura, der die Steilstufe des Albtraufs bildet, besteht aus fast reinem Calcit, der in einem sauerstoffreichen und lebendigen Meer abgelagert wurde. Er ist charakterisiert durch eine wechselnde Folge von Mergeln, Kalkbänken und Massenkalken (Riffen). Der in einer Reihe großer Steinbrüche – beispielsweise in Dotternhausen, bei Schelklingen und bei Grabenstetten  abgebaute Kalkstein wird zur Zementherstellung und als Straßenschotter verwendet. Hochreine Kalksteine, der CaCO₃-Gehalt beträgt teilweise über 99 %, werden im Blautal bei Ulm gewonnen und als Ulmer Weiß an die chemische Industrie in alle Welt verkauft.

Wirtschaftlich spielte auf der Schwäbischen Alb auch der Abbau von Kalktuff eine große Rolle, der indirekt als sekundäres Sediment dem weißen Jura zugeordnet werden kann. Typlokalitäten wie etwa der Seeburger und der Gönninger Kalktuff werden unterschieden. Wegen seiner materialspezifischen Belastbarkeit und Witterungsbeständigkeit wurde Kalktuff aus Seeburg an vielen repräsentativen Gebäuden wie etwa dem Ulmer Münster verwendet. Voraussetzung für die Entstehung von Kalktuff sind aber Verkarstungsprozesse.

Die Schwäbische Alb ist eines der größten zusammenhängenden Karstgebiete in Deutschland. In vor allem kohlensauerem Wasser gut löslicher Kalkstein wird ausgewaschen, wodurch Höhlen, Dolinen und Trockentäler entstehen. Trockentäler sind Vorzeitformen. Sie entstehen etwa, wenn in einem Gebiet mit wasserdurchlässigem Gestein die Erosionsbasis tiefergelegt wird und der Grundwasserspiegel sinkt – die Flüsse verlassen dann die Oberfläche und laufen nun tiefer im Gestein. Die Täler können auch in Kaltzeiten entstanden sein, indem Dauerfrostböden im Prinzip wasserdurchlässiges Gestein gegen Abfluss nach unten versiegeln.

Wegen ihrer Verkarstung gibt es auf der Alb nur sehr wenige Oberflächengewässer. Niederschläge verschwinden schnell im Untergrund, wo sie über Klüfte und Höhlen etwa 150 bis 200 m unter der Oberfläche abfließen. Im geologischen Schichtenpaket der Alb wechseln wasserdurchlässige Kalksteine und stauende tonige Mergel, weshalb sich im Albkörper zwei Karststockwerke gebildet haben.

Erst mit dem sukzessiven Auf- und Ausbau der Albwasserversorgung konnte gegen Ende des 19. Jahrhunderts auch für die Bewohner der wasserarmen Hochfläche der Alb die Versorgung mit sauberem Trinkwasser sichergestellt werden.

Das Steinheimer Becken ist ein durch einen Meteoriteneinschlag vor etwa 14 bis 15 Millionen Jahren entstandener Einschlagkrater um Steinheim am Albuch. Nach dem Einschlag bildete sich ein Kratersee, der später verlandete.

Der Schwäbische Vulkan wird in einem Umkreis von etwa 56 km auf dem Plateau der Schwäbischen Alb und im Alb-Vorland vorgefunden. Es wurden bisher über 350 Vulkanschlote (Diatreme) ermittelt; zahlreiche verborgene Schlote konnten nur mit geophysikalischen Techniken kartiert werden. Seit dem Erlöschen des Vulkanismus im Miozän (vor ca. 11 Mill. Jahren) ist es zu keinen weiteren Aktivitäten auf der Alb mehr gekommen. Nach dieser langen Zeit sind Vulkanmerkmale nur in einigen Fällen wahrnehmbar und in noch weniger Fällen prägend für das Erscheinungsbild der Landschaften; so am Jusi, aber auch am Konradfels und am Calverbühl, einem Vulkanschlot.

Die Schwäbische Alb gehört zu den Gebieten Deutschlands mit den meisten und gefährlichsten Erdbeben; in den Jahren 1911, 1943 und 1978 ereigneten sich schwere in der sogenannten Albstadt-Scherzone. Beim Beben am 3. September 1978, dessen Epizentrum bei Albstadt lag, wurde eine Stärke von 5,7 auf der Richterskala gemessen. Es entstanden erhebliche Gebäudeschäden und 25 Menschen wurden verletzt.

Seit 2005 zählt die Umgebung von Albstadt zur am stärksten gefährdeten Zone 3 nach DIN 4149; deshalb ist dort eine besonders erdbebensichere Bauweise vorgeschrieben.

Am Nordrand der Schwäbischen Alb kann die natürliche Erdwärme teils oberflächennah geothermisch genutzt werden. Das Mineral- und Thermalbad AlbThermen von Bad Urach wird aus zwei Heilquellen in 770 m Tiefe mit einer Quelltemperatur von 61 °C gespeist. Ähnlich günstig ist die Situation bei der Panorama Therme Beuren. Dort stieß man bei Bohrungen 1970 in nur 381 m Tiefe auf 38,5 °C warmes Thermal-Mineralwasser. Man bohrte weiter und wurde in 755 m Tiefe erneut fündig, das dort gefundene Wasser war 48,3 °C warm. Das Wasser der Limes-Thermen in Aalen wurde 1980 bei einer Bohrung am Schwäbischen Lineament, einer auf 140 km Länge verfolgbaren Schichtenverwerfung am Albrand, in 650 m Tiefe entdeckt. Die Temperatur am Brunnenaustritt liegt in Aalen bei 36,4 °C.

Das Regenwasser versickert ganz überwiegend in den Klüften des Karstgebirges und tritt in Karstquellen wieder zu Tage. Nach relativ kurzen Wegen gelangt es zu den großen natürlichen Vorflutern, dem Neckar im Norden und der Donau im Süden. Zwei Hauptarten von Karstquellen können unterschieden werden:

• Schicht- und Überlaufquellen, vorwiegend am Albtrauf, wo das Wasser nach nur kurzer Verweildauer (Stunden bis Tage) wieder freigegeben wird.
• Austritte aus Höhlen oder Siphons von Höhlen, vorwiegend an der südöstlichen Abdachung der Alb.

Färbeversuche zeigten, dass die Europäische Hauptwasserscheide nahe dem Albtrauf verläuft.

Steinzeit:

Die ältesten menschlichen Fragmente die man bei Ausgrabungen  auf der Schwäbischen Alb gefunden hat stammen aus 6 Höhlen. Es sind zugleich die ältesten bekannten Kunstwerke der Menschheit. Deshalb wurden 2017 auch 6 Höhlen auf der Schwäbischen Alb zum UNESCO Weltkulturerbe erklärt. In vielen weiteren Höhlen wurden ebenfalls weitere Funde der menschlichen Besiedlung der Schwäbischen Alb gemacht.

mehr Infomationen zu den UNESCO Eiszeithöhlen

Jungsteinzeit:

In der Jungsteinzeit (ab 5500 v. Chr.) wurden die Menschen auf der Schwäbischen Alb so langsam sesshaft. Die nomadische Lebensweise wurde gegen Ackerbau und Viehzucht in einer Dorfgemeinschaft  eingetauscht. Eine arbeitsteilige Gesellschaft entstand. Die Nahrungsproduktion und die Vorratshaltung führten zu einer größeren Unabhängigkeit von der natürlichen Umwelt und bildeten eine Basis für das Bevölkerungswachstum.

In der Bandkeramischen Kultur gab es auch erstmals den Nachweiss von domestizierten Hunden. Es waren keine Wolfsähnlichen Hunde mehr sondern mittelgroße Rassen.

In dieser Zeit entstanden auch die Pfahlbauten am Bodensee

mehr Informationen zu den Pfahlbauten 

Kupferzeit:

Als Kupferzeit oder auch als Kupfersteinzeit wird in der Vorgeschichtswissenschaft ein Zeitabschnitt zwischen der Jungsteinzeit und der Bronzezeit bezeichnet, in dem der Kupferbergbau und die Techniken der Metallurgie in größerem Maße genutzt werden. Die Archäologie definiert den Beginn der Kupferzeit vor allem über die wirtschaftliche Bedeutung des Metalles.