卡塔尔半岛大陆架以石灰岩为主，间以其他一些质地坚硬的岩石。其地面表层由灰白色石灰岩、黄沙与黄土、碎石构成。除丘陵与沙丘外，卡塔尔半岛地面表层系冲积而成。卡塔尔半岛石灰岩中多有贝壳、珊瑚等海洋生物化石，大都可追溯到2400万年前的地质第三纪中新世时代，表明卡塔尔当时沉在富有海洋生物的海底。