Верхний протерозой – рифей. На протерозойских образованиях с угловым несогласием и значительным перерывом в осадконакоплении залегает сложный комплекс карбонатно-терригенных рифейских отложений. В верхней части рифея, в бассейне р. Кабарга, залегает рудоносная свита, сложенная железистыми кварцитами и кремнисто-углистыми сланцами с тонкими прослоями основных эффузивов. Мощность рифейских отложений 3000 м.

Кембрийские отложения обнажаются в Ханкайском массиве, неразрывно связаны с рифеем и представлены лишь нижним отделом. Преобладают известково-глинистые и кремнисто-глинистые сланцы и органогенные известняки мощностью 1000 м. В докембрии и раннем палеозое в Ханкайском массиве внедрялись граниты (Шмаковский и Гродековский плутоны). Кроме нижнекембрийских отложений на отдельных участках залегает грубообломочная серия конгломератов, песчаников и андезитов, условно отнесенная к среднему и верхнему кембрию. Но на большей части территории средне- и верхнекембрийские, ордовикские и силурийские отложению отсутствуют, что указывает на существование консолидированной платформы или крупного массива, испытавшего в раннем палеозое континентальный перерыв.

Девонская система. В Спасском районе Ханкайского массива девонские отложены сложены пестроокрашенными глинистыми сланцами, песчаниками, конгломератами и эффузивами мощностью до 3000 м.

Каменноугольная система. В Дальнегорском районе карбон представлен полным разрезом и сложен кремнистыми и песчано-глинистыми породами с прослоями известняков мощностью до 4000 м. В Южном Приморье нижний карбон образован песчано-глинистой толщей с прослоями угля мощностью 1000 м. Средний карбон отсутствует, верхний сложен песчано-конгломератовыми породами с растительными остатками мощностью 800-900 м. Проявилась судетская фаза складчатости.

Пермские отложения развиты в Сихотэ-Алиньском антиклинории. Нижнепермские отложения сложены диабазовыми порфиритами и их туфами, кремнистыми сланцами, яшмами и песчаниками с линзами известняков мощностью 2500-5000 м, с редкой фауной фораминифер и растительных остатков. Верхнепермские отложения представлены спилитами, диабазами, туфами и туфобрекчиаями, чередующимися с конгломератами и песчаниками мощностью 7000 м. В Южном Приморье в пермских отложениях развита угленосная свита. В конце перми произошла герцинская складчатость, которая не вызвала изменений в структурном плане.

Триасовая система. Обнажается в главном синклинории Сихотэ-Алиня и в Нижнеамурской синклинальной зоне. Нижне- и среднетриасовые отложения Сихотэ-Алиня образованы терригенными породами – песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами с богатой фауной аммонитов, пелеципод, брахиопод, кораллов, губок. Мощность 1400-1800 м. Верхний триас представлен морскими и континентальными фациями. Морская фация известна в Дальнегорске, где на контакте триасовых известняков с молодыми интрузиями известны рудные скарны. Континентальная фация сложена угленосными отложениями монгугайской свиты. Она несогласно перекрывает толщи нижнего и среднего морского триаса и состоит из песчаников и сланцев с прослоями антрацита. Среди континентальных отложений прослеживаются морские. Общая мощность верхнего триаса 1600-1700 м. Рэтские отложения отсутствуют.

Юрская система. Отложения тесно связаны с верхнетриасовыми, выполняют синклинальные структуры – Нижнеамурскую и другие, а также обнажаются в Сихотэ-Алине, где разрез юрских отложений начинается морскими песчано-глинистыми толщами среднего лейаса, несогласно залегающими на триасовых отложениях. Начиная с ааленского яруса в юрских отложениях появляются вулканогенные фации: андезитовые порфириты и их туфы. Мощность аалена 1000-3000 м. Байосские и датские отложения в Сихотэ-Алине сложены эффузивными образованиями основного и среднего состава. Среднеюрские гранитные интрузии известны на северной и восточной окраинах Ханкайского массива, где они прорывают нижнеюрские отложения, а галька этих отложений встречается базальных конгломератах верхней юры. Верхнеюрские отложения представлены толщей песчано-глинистых пород и конгломератов.

Меловая система. Отложения выполняют в основном синклинальные структуры. В Сихотэ-Алине геосинклинальный режим задержался дольше, чем в Верхояно-Чукотской складчатой области. В Дальнегорском синклинории дисцлоцированы не только нижнемеловые, но и частично верхнемеловые отложения. Нижнемеловые отложения образованы толщей песчаников, алевролитов и глин с фауной валанжинского, аптского и альбского ярусов. Мелководные морские отложения иногда заменяются континентальными и переходят в угленосные толщи (Партизанская угленосная свита). Мощность нижнего мела 1800-3900 м. Верхнемеловые отложения представлены толщей туфогенных песчаников и алевролитов с иноцерамовой фауной мощностью 2000 м. Эти отложения дислоцированы и отвечают заключительным стадиям геосинклинального развития Сихотэ-Алиньской складчатой области. Заканчиваются верхнемеловые отложения почти недислоцированными, залегающими резко несогласно на более древних образованиях. Они сложены туфами и лавами порфиритов, формировались в орогенный период развития. Прорывающие их верхнемеловые интрузии гранитов – типичные послескладчатые образования, приуроченные к разрывным нарушениям, пересекающим складчатые структуры.

Палеогеновая система. Обнажаются в Сихотэ-Алине, в Нижнеамурской и других синклинальных зонах. Они представлены или эффузивами различного состава мощностью до 300 м, или пресноводными континентальными угленосными осадками. В районе г. Владивосток палеогеновая угленосная толща имеет промышленное значение.

Неогеновая система. Неогеновые отложения обнажаются в Угловском месторождении бурого угля. Миоценовые отложения образованы пресноводно-континентальными толщами песчаников, сланцев, лигнитов, пепловых туфов с остатками растений мощностью 600 м. Плиоценовые отложения слагают водоразделы рек и представлены галечниками, песками и туфами мощностью 100 м.

Четвертичная система. В начале периода произошли излияния базальтов. Среднечетвертичные отложения слагают высокие террасы, верхнечетвертичные отложения представлены моренами горно-долинных ледников Сихотэ-Алиня, покровными суглинками, делювиальными шлейфами, глинами и песками низких террас. Современные отложения образованы аллювием пойм и торфяниками.

Общий ход геологического развития. В докембрии и раннем палеозое на месте Сихотэ-Алиньской складчатой области находился древний кристаллический массив. В девоне в результате раздробления массива образовался геосинклинальный прогиб, в котором формировались вулканогенные и флишевые формации девона – перми. Местами в верхнем палеозое происходила герцинская складчатость, однако она не имела решающего значения, и геосинклиналь продолжала развиваться. Лишь в позднем мелу в Сихотэ-Алине произошло замыкание геосинклиналей и проявилась завершающая складчатость. Такое запаздывание мезозойской складчатости в Сихотэ-Алине по сравнению с Верхояно-Чукотской складчатой областью может быть объяснено соседством его с тектонически активной зоной Тихого океана. Это побудило отнести Сихотэ-Алинь к области ларамийской складчатости.