Nome kommunes berggrunn består av gamle bergarter dannet før den geologiske perioden kambrium, derav navnet prekambriske bergarter. Dette er en svært vid definisjon, da perioden strekker seg fra jorden dannelse (4,6 milliarder år siden), og frem til starten av kambrium for 541 millioner år siden. For å gå litt mer presist til verks, men samtidig ganske så grovt, kan man dele Nome kommunes bergarter i to grupper.

Den første gruppen utgjør store deler av kommunen, og består av består av bergarter dannet for mellom 1,5 og 1 milliard år siden. Disse bergartene er granitter, gneiser, kvartsitter og amfibolitter, og er bergarter som har gjennomgått en hel del opp i gjennom tiden.

Den andre gruppen av prekambriske bergarter i kommunen er bergarter knyttet til vulkanismen på Fen, for ca 580 millioner år siden. I dag er selve vulkanen slitt bort, men vi finner igjen rester etter vulkanens tilførselsrør, samt noen andre spor som kan knyttes til vulkanismen i områdene rundt. Man kan faktisk finne spor så langt unna som ved Kragerø. Disse bergartene er verdenskjente, takket være W.C. Brøggers beskrivelser av dem på tidlig 1900-tallet. Bergartene går i dag under samlebetegnelsen karbonatitter, og er noe så rart som vulkanske kalksteiner. Området er kjent som Fensfeltet og bergartene her har lagt grunnlaget for historisk industri på Ulefoss.

Nome kommune har også større avsetninger med leire, sand og grus, som ble dannet ved slutten av siste istid. Disse avsetningene la grunnlaget for tidligere industri, blant annet teglsteinsverket i Lunde, som var Norges siste teglsteinsverk.