Về mặt địa chất, Mali bao gồm phần lớn các vùng đá hoa cương và đá phiến sét bao phủ bởi đá sa thạch và thạch anh bồi tích.[5] Mali trải dài trên hai cấu trúc địa chất chính, nền lục địa Tây Phi Cổ ở phía tây và khiên Tuareg ở phía đông nam kết hợp với nhau vào cuối thời kỳ Tiền Cambri từ 600 đến 550 triệu năm trước. Vùng nối nằm ở phía tây của núi Adrar des Ifoghas.[6]

Những tảng đá mẹ của nền cổ Tây Phi được bao phủ ở phía tây bắc bởi trầm tích của lưu vực Taoudeni, với hai nhánh đá tinh thể chính ở phía bắc khiên Reguibat ở Mauritania và phía nam khiên Leo bao gồm Bougouni và vết lộ thiên Kaneiba, cả hai đều chứa các khoáng sản quý giá.[6] Cũng có thể có trữ lượng dầu mỏ trong lưu vực Taoudeni.[7]