Geologi
De fleste af de geologiske enheder i Apenninerne består af marine sedimentære bjergarter, der blev aflejret over den sydlige rand af Tethyshavet, det store ocean, der bredte sig mellem de palæoeuropæiske og palæofrikanske plader under deres adskillelse i Mesozoikum (for ca. 250 til 65 millioner år siden). Disse bjergarter består hovedsagelig af skifer, sandsten og kalksten, mens magmatiske bjergarter (som f.eks. ophiolitterne i de nordlige Apenniner, der er rester af en ældre oceanisk skorpe) er sjældne. De ældste bjergarter – de metamorfe enheder fra den sene palæozoiske æra (for ca. 300 til 250 millioner år siden) med deres kontinentale sedimentdække, der indeholder planterester – repræsenterer levn fra den gamle kontinentale skorpe i Gondwanaland og findes i små udgravninger. De granitiske intrusioner og metamorfe enheder i de kalabriske og sicilianske bjergkæder er også palæozoiske (Hercynian orogeny), men de menes at være alpine af oprindelse og blev først en del af Apenninkæden ved efterfølgende større tektoniske bevægelser.
Den apenninske orogeny udviklede sig gennem flere tektoniske faser, for det meste i løbet af Kænozoikum (dvs, siden for ca. 65 millioner år siden), og nåede sit højdepunkt i de miocæne og pliocæne epoker (for ca. 23 til 2,6 millioner år siden). Apenninerne består af en struktur med tre grundlæggende bevægelser: mod Adriaterhavet (de nordlige og centrale bjergkæder), mod Det Ioniske Hav (de kalabriske Apenniner) og mod Afrika (den sicilianske bjergkæde). I løbet af Plio-Pleistocæn (dvs. for ca. 5.300.000 til 11.700 år siden) forårsagede indtrængning og regression af havet dannelsen af store marine og kontinentale sedimentbælter (sand, ler og konglomerater) langs skråningerne af den nye kæde. I de seneste millioner år har der udviklet sig talrige store brud langs den vestlige side af Apenninerne, hvilket kan hænge sammen med den udtynding af jordskorpen, der begyndte for ca. 10 millioner år siden og resulterede i dannelsen af et nyt hav, det Tyrrhenske Hav. De fleste af disse brud har også muliggjort stærk vulkansk aktivitet, og der er dannet en vulkankæde langs dem fra Mount Amiata i Toscana til Etna på Sicilien; de fleste af disse vulkaner – herunder Mount Amiata, Mount Cimino, Alban Hills nær Rom og Ponza-øerne – er uddøde, men mod syd er Vesuv, Eolie-øerne og Etna stadig aktive. Der er almindelig seismisk aktivitet langs hele kæden (inklusive Sicilien) med mere end 40.000 registrerede hændelser siden år 1000. For det meste er jordskælvene lavvandede (tre til 19 miles dybe), og deres forekomst hænger sandsynligvis sammen med kædens bosætning i det komplicerede samspil mellem de afrikanske og europæiske tektoniske plader.
Apenniens geologiske ungdom og en stor variation af bjergarter er ansvarlige for kædens barske udseende i dag. I nord, i Ligurien, forekommer sandsten, mergelsten og grønsten. Der forekommer ofte jordskred i disse sprøde bjergarter. I Toscana, Emilia, Marche og Umbrien er ler, sand og kalksten almindeligt forekommende. I Lazio, Campania, Puglia, Calabria og det nordlige og østlige Sicilien findes der store kalkholdige bjergarter, som er adskilt af lavlandsområder med skifer- og sandsten. I Molise, Basilicata og Sicilien findes der store mængder af lerholdige bjergarter. Her har landskabet et tørstigt og øde udseende med hyppig erosion af typen calanchi, eller badlands.