仙岛湖位于大亩山华夏系的北缘，属幕阜山北段断块中等上升区，区内褶皱强烈，主要构造线为NEE—EW向。
仙岛湖在大地构造单元上属扬子淮地台，下扬子古台坳，大冶陷褶断束，是一个长期下降单位。与南边的修水—线塘轴绿坳陷被宁乡九江大断裂所隔，构造变动强烈。
在水库区内，除泥盆、侏罗系地层缺失外，志留系以后地层均有出露，并见火成岩侵入。
本区构造主要显示为紧密线状褶典，以逆断层和平推层为主，未见正断层。岩层走向N70—90度E，倾SE∠60—80度，整个褶典有向北倒转之势，山脉走向与岩层走向平行。