Bornholm udgør den sydlige del af Blekinge/Bornholm-provinsen, men pga. øens beliggenhed (omgivet af vand og stor afstand til fastlandet) er de nærmere relationer til Blekinge et ret uafklaret kapitel.

Bornholm ligger i en geologisk forkastningszone, som adskiller det højtliggende grundfjeld i Skandinavien fra det dybere liggende grundfjeld i Det Dansk-polske Bassin. Denne såkaldte Fennoskandiske Randzone forløber i nordvest-sydøstlig retning og skærer bl.a. gennem Skåne og det nordligste Jylland. Den er opdelt i horste og gravsænkninger langs stejle, NV-SØ- og N-S-gående brudzoner. Bornholm er en sådan horst, hvis rombiske form er bestemt af de to brudretninger.

To tredjedele (mod nord) af Bornholms undergrund består af grundfjeldsbjergarter med en alder på ca. 1455 Ma. Mest udbredt er grå gnejser og migmatitter med granitisk sammensætning, men der er også flere typer udeformerede granitter.
Det har tidligere været opfattelsen at grundfjeldet på Bornholm på samme vis, som der er tilfældet i Blekinge, var dannet i to perioder, hvor den centrale gnejsede del var den ældste og de udeformerede granitter var senere intrusioner. Imidlertid har nye dateringer vist at alle de bornholmske grundfjeldsbjergarter har næsten samme alder på 1445 Ma, og altså stammer fra samme periode som de yngre Blekingegranitoider.

I den sydlige tredjedel er grundfjeldet dækket af sedimentære bjergarter.

Efter grundfjeldets dannelse opstod diabasgange, ved at basaltisk magma fra dybet trængte op langs forkastningszoner. Gangene går NNØ/SSV og er indtil 60 m brede; de ses bl.a. ved Listed og Kelseå. Disse har en alder på 954-946 Ma og udgør den sydligste del af den yngste generation af Blekinge-Dalarna-diabaserne.

Yngre gangbjerarter med en alder på ca. 280 Ma ses også, men er dog væsentlig sjældnere. De flaste har basisk sammensætning (doleritter), men mere sure typer (kullaitter) findes også. Disse gange går NV/SØ og er fortsættelsen af tilsvarende gange i Skåne (NV-doleritter og kullaitter)