Pod względem budowy geologicznej Brynów położony jest w zapadlisku górnośląskim, które wypełnia utwory pochodzące z karbonu (głównie zlepieńce, piaskowce i łupki ilaste zawierające pokłady węgla kamiennego). Powierzchniowe utwory, na których leży Brynów są zbudowane ze skał karbońskich i plejstoceńskich. Skały karbońskie – warstwy orzeskie (łupki szare, piaskowce i węgiel kamienny), budują północną i środkową część Brynowa, zaś utwory plejstoceńskie – gliny zwałowe, południową część, tj. obszar wzdłuż ulicy Rolnej i osiedle Ptasie. Utwory plejstoceńskie powstały pod wpływem trwających w tym czasie zlodowaceń. Cały obszar dzielnicy położony jest na Wzgórzach Kochłowickich, a najwyżej położony punkt Brynowa to Wzgórze Beaty o wysokości ponad 320 m n.p.m.
lewo|mały|Fragment parku im. T. Kościuszki