Utwory należące do niecki śródsudeckiej występują na dwóch obszarach – w północno-zachodniej i południowo-wschodniej części Parku. W części północno-zachodniej, w rejonie Leszczyny, Wilkowa i Kondratowa są to skały osadowe niecki Leszczyny. Występują tu piaskowce, mułowce i zlepieńce permu dolnego (czerwonego spągowca), wapienie, dolomity, margle, łupki ilaste permu górnego (cechsztynu), czerwone piaskowce triasu oraz jasne piaskowce kredy górnej. W części południowo-wschodniej, w rejonie Pogwizdowa i Kwietnik są to skały osadowe i wulkaniczne Rowu Świerzawskiego: piaskowce, zlepieńce oraz porfiry i ich tufy, powstałe w dolnym permie.
W wielu miejscach starsze skały przebite są przez trzeciorzędowe bazalty, należące do środkowoeuropejskiej prowincji bazaltowej.
Starsze podłoże przykryte jest częściowo przez osady plejstoceńskie – gliny i piaski polodowcowe oraz lessy. W wielu miejscach, a szczególnie obficie w rejonie Nowej Wsi Wielkiej występują głazy narzutowe.
Najmłodsze osady to holoceńskie piaski, żwiry i mady rzeczne, a także czwartorzędowe gliny zwietrzelinowe.