Il territorio di Velletri si estende a cavallo tra due zone ben distinte: la parte settentrionale è posta sulle propaggini meridionali del sistema dei Colli Albani, formatosi geologicamente circa 150.000 anni fa, dopo il collasso della caldera del Vulcano Laziale; la parte meridionale è invece ai margini dell'Agro Pontino, la cui bonifica, iniziata già al tempo di papa Pio VI, si compì solo con il Fascismo. Secondo la classificazione data dal Servizio Geologico d'Italia, buona parte del territorio veliterno verso valle è composto da terreno di tipo lps, ovvero da paleosuoli; il resto è in prevalenza composta da suoli di natura lp, lapilli di vario colore distintamente stratificati con intercalazioni cineritiche, zone talora argillificate, ricchi di minerali femici isolati, e abbondante leucite analcimizzata. In banchi circoscritti situati a ridosso del centro storico, il suolo è composto da materiale β5, classificato come leucite metallitica di Velletri.