Η γεωλογική μελέτη της Ανταρκτικής παρακωλύθηκε πολύ από το γεγονός ότι σχεδόν όλη η ήπειρος είναι μόνιμα καλυμμένη από παχύ στρώμα πάγου. Ωστόσο με νέες τεχνικές όπως η τηλεπισκόπηση, τα γεωραντάρ και οι δορυφορικές εικόνες, έχουν αρχίσει να αποκαλύπτουν τις δομές κάτω από τον πάγο.
Γεωλογικά, η Δυτική Ανταρκτική μοιάζει αρκετά με την οροσειρά των Άνδεων.[29] Η Ανταρκτική Χερσόνησος σχηματίστηκε από την ανύψωση και τον μεταμορφισμό των ιζημάτων του θαλάσσιου πυθμένα κατά την ύστερη Παλαιοζωική και την πρώιμη Μεσοζωική περίοδο. Η ανύψωση των ιζημάτων συνοδεύτηκε από εκρηξιγενείς παρεισδύσεις και ηφαιστειότητα. Τα πιο κοινά πετρώματα της Δυτικής Ανταρκτικής είναι οι ηφαιστειογενείς ανδεσίτης και ρυολίτης που σχηματίστηκαν κατά την Ιουράσια περίοδο. Υπάρχουν επίσης στοιχεία ηφαιστειακής δραστηριότητας, ακόμα και μετά τον σχηματισμό του παγοκαλύμματος, στη Γη Μαρί Μπέρντ και στη Νήσο Αλεξάντερ. Η μόνη ανώμαλη περιοχή στη Δυτική Ανταρκτική είναι τα Όρη Έλσγουορθ, όπου η στρωματογραφία μοιάζει περισσότερο με την ανατολική μεριά της ηπείρου.
Η Ανατολική Ανταρκτική ποικίλει γεωλογικώς, χρονολογούμενη από το Προκάμβριο, ενώ κάποια πετρώματα σχηματίστηκαν πάνω από 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αποτελείται από μεταμορφωσιγενές και εκρηξιγενές υπόβαθρο το οποίο είναι η βάση της ηπειρωτικής ασπίδας. Στην κορυφή αυτής της βάσης βρίσκονται διάφορα σύγχρονα πετρώματα όπως ψαμμίτες, ασβεστόλιθοι, γαιάνθρακες και σχιστόλιθοι οι οποίοι αποτέθηκαν κατά τη Δεβόνια και Ιουράσια περίοδο και σχημάτισαν τα Υπερανταρκτικά Όρη. Στις παράκτιες περιοχές όπως η Οροσειρά Σάκλετον και η Γη Βικτώριας εμφανίστηκαν κάποια ρήγματα.
Ο κύριος ορυκτός πόρος που είναι γνωστός στην ήπειρο είναι ο γαιάνθρακας.[34] Καταγράφηκε πρώτη φορά κοντά στον Παγετώνα Μπίαρντμορ από τον Φράνκ Γουάιλντ στα πλαίσια της αποστολής Νίμροντ, και πλέον, χαμηλής ποιότητας γαιάνθρακας βρίσκεται κατά μήκος τμημάτων των Υπαρανταρκτικών Όρεων. Τα Όρη του Πρίγκηπα Κάρολου περιέχουν σημαντικά αποθέματα σιδηρομεταλεύματος. Οι πολυτιμότεροι πόροι της Ανταρκτικής βρίσκονται στις γύρω θαλάσσια περιοχή, καθώς το 1973 βρέθηκαν στη Θάλασσα Ρος πετρελαϊκά πεδία και πεδία φυσικού αερίου. Η εκμετάλλευση όλων των ορυκτών πόρων απαγορεύεται μέχρι το 2048 από το Πρωτόκολλο Περιβαλλοντικής Προστασίας στην Ανταρκτική Συνθήκη...
