太古界地层：在前集乡前集村南钻探时发现，位于第四系松散士层下，主要岩性为片岩和片麻岩。梁山县基底为太古界地层。
古生界地层：下奥陶统地层在凤凰山、龟山、士山和小安山顶部，主要岩性是肉红色糖粒状白云质灰岩和纯灰岩。中奥陶统地层在梁山县西北部第四系地层之下，主要岩性是灰色厚层灰岩。石灰系地层分布在县境西部地下，主要岩性为灰岩和砂页岩，有煤层。
新生界地层：第三系地层分布在县境西北部和南部地下，主要岩性有砂岩、页岩和石膏岩。第四纪以来，县境域长期处于下降状态，因此第四系地层特别发育。残丘的山麓地带都不同程度地分布有更新统的坡积洪积物，标高大约40-100米。上部为黄色亚粘土、亚沙士，含有钙结核、基岩碎屑和少量的蜗牛碎片;下部多为红黄色亚粘士，夹棕色粘土薄层，含有较多的钙结核和基岩碎屑。地层垂直节理发育，局部地区有垂直漏斗的黄士岩溶现象。由于黄河和汶河河流不断泛滥改道，不同岩相的沉积物相互迭置，平原地区地形十分复杂。一般汶河冲积物较黄河冲积物颗粒粗，汶河冲积层在地表无出露，分布在县境东部黄河冲积层之下。此外，县境地下5-10米处有冲积湖积层，以灰色、灰黑色、灰黄色的亚粘士、粘士为主，有机质含量较多，具臭味，含有莲子和贝壳，俗称之“宋江土”。 黄河 从黑虎庙镇高堂村北人梁山县境，沿西北边境下注，至小路口镇孙楼村北出境。中泓道长25千米，主河槽宽500~2000米，河床宽1.5~6千米，河道纵比降约为1/10000，横比降1/2000。多年平均年径流量433亿立方米，多年最大年径流量895亿立方米（1964年），最小年径流量141亿立方米（1960年），多年平均流量1137.92立方米每秒，最大流量15900立方米每秒（1958年7月20日），最小流量为0（1981年6月14日）。多年平均含沙量25.1千克每立方米，最高含沙量267千克每立方米，最低含沙量0.061千克每立方米。
梁济运河 梁山境内北起入黄船闸，南至五里堡村出境，长48千米，流域面积985平方千米，成为县境内淮河流域的唯一排水通道。东西两侧的排水大都垂直于梁济运河，形成了羽毛状水系，排水流量60立方米每秒。主要支流有郓城新河、琉璃河、湖外流畅河、龟山河、金码河、北宋金河、湖东排水河、湖区柳长河、戴码河。
柳长河 古为济会汶故道，亦称北清河。全长20千米，流域面积225.58平方千米，排水流量13立方米每秒。
流畅河 从汪海屯至梁济运河，河长8.68千米，流域面积56.3平方千米，排水流量20立方米每秒。
北宋金河 古名济河，梁山县境内长6.3千米，流域面积51.2平方千米，排水流量10立方米每秒。
金码河 1973年开挖，西起黑虎庙乡侯庄村北的金堤，东至后码头村北人梁济运河。全长14.6千米，流域面积77平方千米，排涝能力40立方米每秒。
戴码河 全长14千米，流域面积79.5平方千米，县境内长4.7千米，排水流量28立方米每秒。
龟山河 原为自然流势开挖的排水沟，南起马营乡穆屯村，向北至龟山北折向东，在梁山镇任庄村北人梁济运河。因流经龟山脚下，故名龟山沟。1974年，穆屯村至龟山一段扩直向东移为支流，任庄村至龟山一段向西延伸经西李庄到陈垓灌区的南分干为干流，改名为龟山河。全长12.5千米，流域面积50.9平方千米，排水流量13立方米每秒。
湖东排水河 1960年开挖，名为湖东排渗沟。全长49千米，流经梁山县12千米，流域面积25.5平方千米，排水流量15立方米每秒。
郓城新河 在梁山县方庙乡琉璃井村入境，至拳铺镇陆庄村东南人梁济运河，全长27.9千米。梁山县境内长15.7千米，流域面积60平方千米，排水流量40立方米每秒。
琉璃河 1966年春开挖，西起杨营镇野猪津村，经赵坝、信楼，至韩垓乡高店村南人梁济运河，全长39.5千米，流域面积83.8平方千米。县内长32.2千米，排水流量20立方米每秒。
