L’histoire géologique de la Nouvelle-Aquitaine a façonné ses paysages et permet donc, de nos jours, de les expliquer.
La région est ouverte à l’ouest sur une grande partie de la façade littorale atlantique (723 km), qui offre de découvrir des milieux maritimes variés : embouchures, baies, marais, zones humides, dunes littorales et falaises rocheuses dans le Pays basque.
En arrière du cordon dunaire, le massif forestier des Landes couvre près d’un million d’hectares (principalement constituée de pins), sur une plaine sableuse, de forme triangulaire. Les sables (de 25 à 60 m d’épaisseur) proviennent de matériaux arrachés aux Pyrénées par les glaciers de l’ère quaternaire. Ces sables se transforment, à une cinquantaine de centimètres de profondeur, en une épaisse couche de
grès
ferrugineux, l’alios, empêchant toute infiltration des eaux pluviales.
D’autres zones boisées de taille importante parsèment le territoire : forêt de la Coubre en Charente-Maritime (8 000 hectares), forêt de la Double en Dordogne, forêt de Moulière près de Poitiers (6 800 hectares), forêt de Chabrières proche de Guéret (2 000 hectares). La zone de forêt, qui s’étend d’Angoulême au marais poitevin, se développe sur les formations marneuses du Jurassique.
Différents massifs montagneux encadrent le territoire. A l’extrémité méridionale de la région, le massif des Pyrénées définit la frontière naturelle avec l’Espagne. Cette chaîne de montagnes est marquée par de nombreux pics dépassant les 2 000 mètres d’altitude. Le point culminant (Pic Palas à 2 974 m) domine les collines de l’avant-pays pyrénéen, au sud du fleuve Adour. Les monts du Limousin, à l’ouest, présentent un relief marqué par des hauts plateaux (plateau granitique de Millevaches, entre 500 et 1 000 m) et des petits massifs en deçà des 1 000 mètres d’altitude. Le Limousin est une terre rocheuse et minière (affleurements, carrières, grottes, orgues), mais aussi agricole (châtaigneraies, sylviculture et élevages).
Au nord-ouest de la région, le Massif armoricain borde le seuil du Poitou, qui se situe donc au carrefour entre quatre entités géologiques. Les 2 massifs anciens (Massifs central, au sud-est de la région, et armoricain), édifiés au cours du cycle varisque, sont constitués d’une très grande variété de roches granitiques, volcaniques ou métamorphiques ; alors que les Bassins aquitain, au sud-ouest, et parisien, au nord, représentent un empilement successif de roches sédimentaires aux lithologies variées en bordure.
Le territoire des Charentes, jusqu’en Dordogne, est un pays de
calcaire
datant du Crétacé, qui forme les contreforts occidentaux du Massif central. Ce relief de côtes est constitué de plateaux perméables, fortement entaillés par des vallées, occupés par des plaines céréalières et de bocage, des zones viticoles, mais aussi des pinèdes. Cette vocation agricole, et viticole, se retrouve aussi au sud de la Garonne : dans les Landes jusqu’au Marensin, sur les contreforts pyrénéens ou les coteaux du Lot-et-Garonne.
Certains évènements géologiques sont plus remarquables. A la faveur de failles, les fluides hydrothermaux ont remonté à la surface des métaux (dans le Limousin) ou des eaux chaudes (station thermale de Dax (Landes)). Dans les environs des villes de Rochechouart et de Chassenon (Haute-Vienne), on note la présence de vestiges rapportant l’impact d’une météorite sur la Terre (daté du Trias, il y a environ 207 millions d’années).