Bursa Ovası'nın zemin yapısı, tarih boyunca çeşitli doğal süreçlerin etkisiyle şekillenmiştir. Bu bölgenin jeolojik özellikleri, akarsuların taşıdığı malzemelerin birikmesiyle oluşan alüvyon tabakaları ve çevresindeki dağlık alanların etkisiyle zenginleşmiştir. Zamanla meydana gelen yer hareketleri ve iklim değişiklikleri, ova zeminini farklı katmanlarla donatmış ve günümüzdeki görünümünü almasını sağlamıştır.

Bursa Ovası'nın zemin yapısı, alüvyonlardan oluşmuştur. Ova tabanı, Uludağ'dan inen ve bol alüvyon taşıyan akarsuların birikinti konisi ve yelpazesi üzerinde şekillenmiştir. Pliyosen-Pleistosen döneminde gençleşen faylar, Bursa Ovası'na bir graben niteliği kazandırmış ve Neojen depolarının yeniden çökmesine yol açmıştır. Bu dönemden sonra Kuvaterner alüvyonlarının birikme süreci başlamıştır. Kuvaterner alüvyonlarının kalınlığı günümüzde 200 metreyi aşmaktadır. Ayrıca, ova ile dağlık-tepelik saha arasında, faylardan çıkan sıcak suların çökelttiği traverten depoları yer almaktadır.