Sivas'ın jeolojik yapısı, farklı jeolojik dönemlerde oluşmuş arazilerden oluşur. Ana özellikler: - Yıldızeli-Hafik arası: I. jeolojik dönemden kalmış yaşlı kütleler. - Yıldızeli-Şarkışla arası: II. jeolojik dönemde oluşmuş arazi ana çatıyı oluşturur. - Dağlar: III. jeolojik devirde Alp orojenezi ile belirginleşmiştir. - Gemerek-Şarkışla yöresi: IV. jeolojik dönemde oluşmuş birikintiler. Ayrıca, Sivas'ın kuzeyinde yer alan Kelkit Vadisi birinci dereceden deprem kuşağında yer alırken, ilin güneyi daha tehlikesiz bölgeleri oluşturur.