廉江市地势东北高西南低，以丘陵为主。奇峰峻岭，婀娜多姿，成为廉江市独特自然景观，是极具开发价值的旅游资源。
北部高丘，属云开大山余脉，峰峦叠翠，平均海拔250米以上，局部地区坡度陡峻，一般在15度至30度之间。它们主要分布在长山、塘蓬、和寮三个镇内，约占总面积的15％。坐落在塘蓬镇内的双峰嶂海拔382米，为全市最高峰，也是雷州半岛的最高峰。它与相邻的仙人嶂、鸡笠嶂、彭岸嶂、青嶂、山祖嶂及三角岭、罗伞岭等数个海拔300米以上的嶂岭并排，形成一道天然屏障，对冬季冷空气南侵和夏秋两季台风的袭击起到较好削弱作用。特别是在阻挡早春寒露风，保护农业生产方面具有重要作用。
中部低丘，约占总面积的65％，大部分在海拔50—250米之间，无明显山顶，呈扁平起伏形，坡度界于5度至15度之间。它们主要分布在雅塘、河唇、吉水、龙湾、石城、新民、良垌、石颈、高桥等镇内。这里水源丰富，河流汇集，适宜大面积种植山林果树和发展城镇工业。
南部和西南部濒海地带 。属浅海沉积平原及九洲江冲积平原，地势平缓，幅员辽阔，一望无际，为平均海拔55米以下的台地和平原，约占总面积的20％。主要分布在横山、青平、河堤、车板、营仔、新华、平坦等镇，是本市主要的粮、油、糖、菜产区。
境内以泥盆系地层分布最广 ，次为震旦系、寒武系、志留系、白垩系、第四系地层。主要地质构造有褶皱构造和断裂构造。从印支运动早期到燕山运动晚期，均有不同程度的岩浆岩侵入境内。侵入方式以岩基或岩抹为主。其次，为岩墙、岩脉。土壤属长江以南的红壤和黄壤类型。
廉江境内多代地层出露齐全，岩浆活动频繁，褶皱断裂构造十分发育。成矿地质条件良好，矿产资源丰富，矿种众多，素有“花岗岩王国”之称，储藏量达200亿立方米。境内北部的塘蓬金银矿又是广东省“八五”计划开发建设的重点项目之一。
由于廉江地处粤桂加里东隆起带的东缘，云开古陆的南西端，吴川——四会大断裂西侧，上古生代中桐一廉江复式向斜的南段。因此，具有6个与矿产资源形成十分密切的地层带：
1．下古生界。这是一套浅海相关复理石建造，普遍经受区域变质作用，混合岩化和花岗岩化作用，形成大面积出露的混合岩，局部为片岩、变粒岩。分布在市北部和南部。这套地层与形成大中型金、银、铅、锌、钨、铜多金属矿床以及滑石、瓷土塘等关系密切。
2．寒武系变质岩组八村群。主要分布在市东南，即中垌~廉江复式向斜的西侧，岩性为变质砂岩、板岩、绢云母、枚岩等。厚度大于200米。本套地层与形成钨钢、瓷土塘、石英岩关系密切。
3．粤陶系浅海相砂页碉建造。分布范围狭小，仅在廉城以南地段出露，与寒武系八村群呈平引整合接触，岩性主要为绢云母石英砂岩，含砾云母砂岩类绢云母砂岩、绢云母页岩等，厚度647米。
4．志留系连滩群。这是浅海相沉积，分布于市两侧，伸及广西境内，岩性主要为粒砂岩、细砂岩及页岩。这套地层与形成石英岩、瓷土塘有关。
5．泥盆系海相沉积。主要分布在中垌一廉江复式向斜中，发育齐全，又可分为4组：①下中流桂头组(陆相磨拉石建造)，厚度1700米，与形成铁矿、锰矿、石英岩及瓷土有关。②中流棋子桥组，届浅海相含铅锌、黄铁矿碳酸盐岩建造。厚度达349米，为铅锌和铁矿、石灰岩形成母体。②上流天子岭组。属浅海碳酸盐岩建造，厚度达377米。与白云岩、石灰岩矿床的形成密切相关。④上流帽子峰组。属海陆互相砂页岩建造，厚度约420米。是石英岩的主要发育产地。
6．石炭系海陆相沉积。在本市南及西南部零散分布，发育不全。可分为3组：①下统岩关阶孟公助组，主要形成碳岩和局部夹砂岩，厚度96米。②下统大塘阶石凳子段，为块状灰岩和薄层含炭质灰岩组成，厚度大于10米。②下统大塘阶测水段，属滨海沼泽相含煤砂页岩建造，厚度220米。分布零星，面积狭小，仅出露在龙湾镇一带。