O Aquífero Guarani consiste primariamente de sedimentos arenosos que, depositados por processos eólicos durante o período Triássico (há aproximadamente 220 milhões de anos), foram retrabalhados pela ação química da água e pela temperatura e pela pressão e se transformaram em uma rocha sedimentar chamada arenito . Essa rocha é muito permeável e assim permite a acumulação de água no seu interior. Mais de 90% da área total do aquífero é recoberta por extrusões de basalto , rocha ígnea e de baixa permeabilidade, depositada durante o período Cretácio na fase do vulcanismo fissural .