Вся обширная территория Нижегородской области составляет часть Восточно-Европейской, или Русской, равнины, которая местами всхолмлена. Область расположена на прочном участке земной коры, на древнейшем массивном фундаменте, так называемой Русской платформе, кристаллическое основание которой состоит из гранитов, гнейсов, кварцитов, скрытых под мощными толщами слоистых, более или менее рыхлых осадочных пород. Кристаллические породы здесь залегают на большой глубине - в среднем от 1000 до 3000 метров от земной поверхности. В отдаленные времена, в палеозойскую эру, вся поверхность области несколько раз покрывалась морями. На дне этих древних морей, а также огромных доисторических озер отложились те напластования, которые мы видим теперь в оголенных обрывах окского и волжского берегов, а также в обнажениях по берегам Суры, Алатыря, Пьяны и других рек.  

Особенно отчетливо видны пласты осадочных пород, состоящие из глины, разноцветных мергелей (глинисто-известковые породы) , песчаника, в Нижнем Новгороде на крутых косогорах правого берега Оки, в частности в Ярильском овраге. Там пласты, относящиеся к пермскому периоду палеозойской эры, расположены один над другим ровными тотальными лентами различной толщины - верный признак того, что они образовались на дне больших древних водоемов из различных осадков.  

В разных районах южной части области на дне и в обнажениях глубоких оврагов встречаются окаменелые остатки морских животных - обитателей древних морей. Это разнообразные окаменелые раковины, известковые панцири моллюсков, плеченогих животных, скелеты кораллов и микроскопические скелеты простейших животных, из которых сложены известковые пласты, принадлежащие к каменноугольному и началу пермского периодов палеозойской эры, когда на территории современной области простирались теплые моря.  

Прошли многие десятки миллионов лет с тех пор, как поверхность нашей области снова поднялась и стала сушей. Поднятие происходило неодновременно и неравномерно. Южная ее часть поднялась сильнее и образовала северо-западную оконечность Приволжской возвышенности, обрывающуюся крутым уступом, вдоль которого текут Ока и Волга. Здесь, на Волге, особенно разителен контраст между двумя основными частями Нижегородской области правобережной возвышенной и заволжской (левобережной) низменной. Левый берег - "луговой, весь облитый солнцем, стелется вплоть до края небес, как пышный зеленый ковер", а правый - "горный, взмахнул к небу кручи свои, поросшие лесом, и замер в суровом покое" (М. Горький "Фома Гордеев").