Geologi
De flesta av de geologiska enheterna i Apenninerna består av marina sedimentära bergarter som avlagrades över den södra kanten av Tethyshavet, det stora hav som bredde ut sig mellan den paleoeuropeiska och den paleofrikanska plattan när de skiljdes åt under mesozoisk tid (för cirka 250 till 65 miljoner år sedan). Dessa bergarter består mestadels av skiffer, sandstenar och kalkstenar, medan magmatiska bergarter (t.ex. ophioliterna i norra Apenninerna, resterna av en äldre oceanisk jordskorpa) är sällsynta. De äldsta bergarterna – metamorfa enheter från den sena paleozoiska eran (för cirka 300-250 miljoner år sedan), med sitt kontinentala sedimenttäcke som innehåller växtrester – representerar resterna av den gamla kontinentala skorpan i Gondwanaland och finns i små utbrott. De granitiska intrusionerna och metamorfa enheterna i de kalabriska och sicilianska bergskedjorna är också paleozoiska (Hercyniska orogenesen), men de tros vara alpina till sitt ursprung och blev endast en del av Apenninkedjan genom senare större tektoniska rörelser.
Den apenninska orogenesen utvecklades genom flera tektoniska faser, mestadels under den kenozoiska eran (dvs, sedan cirka 65 miljoner år sedan), och nådde sin höjdpunkt under de miocena och pliocena epokerna (för cirka 23 till 2,6 miljoner år sedan). Apenninerna består av en struktur med tre grundläggande rörelser: mot Adriatiska havet (de norra och centrala bergskedjorna), mot Joniska havet (kalabriska apenninerna) och mot Afrika (sicilianska bergskedjan). Under Plio-Pleistocen (dvs. för cirka 5 300 000 till 11 700 år sedan) orsakade havets intryck och regression bildandet av stora marina och kontinentala sedimentbälten (sand, lera och konglomerat) längs den nya kedjans sluttningar. Under den senaste miljonen år har många stora sprickor utvecklats längs den västra sidan av Apenninerna, vilket kan ha samband med den uttunning av jordskorpan som började för cirka 10 miljoner år sedan och som resulterade i bildandet av ett nytt hav, det Tyrrenska havet. De flesta av dessa sprickor har också underlättat stark vulkanisk aktivitet, och en vulkanisk kedja har bildats längs dem från Mount Amiata i Toscana till Etna på Sicilien. De flesta av dessa vulkaner – inklusive Mount Amiata, Mount Cimino, Alban Hills nära Rom och Ponzaöarna – är utdöda, men söderut är Vesuvius, Eolieöarna och Etna alla fortfarande aktiva. Seismisk aktivitet är vanlig längs hela kedjan (inklusive Sicilien), med mer än 40 000 registrerade händelser sedan år 1000. Oftast är jordbävningarna ytliga (tre till 19 mils djup), och deras förekomst är troligen kopplad till kedjans etablering i det komplicerade samspelet mellan de afrikanska och europeiska tektoniska plattorna.
Apenninernas geologiska ungdom och en stor variation av bergarter är ansvariga för bergskedjans robusta utseende idag. I norr, i Ligurien, förekommer sandstenar, märgel och grönstenar. Jordskred inträffar ofta i dessa spröda bergarter. I Toscana, Emilia, Marche och Umbrien är lera, sand och kalksten vanliga. I Latium, Kampanien, Apulien, Kalabrien och norra och östra Sicilien finns det stora kalkhaltiga klippor som skiljs åt av låglandsområden med skiffer och sandsten. I Molise, Basilicata och Sicilien förekommer omfattande leriga bergarter. Här har landskapet ett torftigt och ödsligt utseende, med frekvent erosion av typen calanchi, eller badlands.