Baden-Württemberg hat geologisch viel zu bieten. Das geotouristische Angebot reicht von Besucherbergwerken, Höhlen, Museen und Lehrpfaden bis zu ausgewiesenen Geotopen und bietet vielfältige Möglichkeiten sich den Themen Geologie und Landschaftsgeschichte zu nähern.
Geotope sind erdgeschichtliche Bildungen der unbelebten Natur, die Erkenntnisse über die Entwicklung der Erde oder des Lebens vermitteln. Sie umfassen Aufschlüsse von Gesteinen, Böden, Mineralien und Fossilien sowie natürliche Landschaftsteile. Schutzwürdig sind Geotope mit besonderer erdgeschichtlicher Bedeutung, Seltenheit, Eigenart oder Schönheit. Für Wissenschaft, Forschung und Lehre sowie für Natur- und Heimatkunde sind sie Dokumente von besonderem Wert. Geotopschutz ist der Bereich des Naturschutzes, der sich mit Erhaltung und Pflege schutzwürdiger Geotope befasst. Die fachlichen Aufgaben der Erfassung und Bewertung von Geotopen sowie die Begründung von Vorschlägen für die Ausweisung neuer schutzwürdiger Geotope werden in Deutschland von den Staatlichen Geologischen Diensten, in Baden-Württemberg also vom Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau im Regierungspräsidium Freiburg, wahrgenommen. Der Vollzug erfolgt durch die Landkreise als Untere Naturschutzbehörden.
Baden-Württemberg gehört geologisch zu den abwechslungsreichsten Gebieten Deutschlands. Die Schichtenfolge reicht von den ältesten Kristallingesteinen im Schwarzwald über nur kleinräumig vorhandenes Devon und Karbon, das Perm, die gesamte Trias, den Jura, das Tertiär und bis zum Quartär. Lediglich die Kreidezeit, in der Baden-Württemberg Abtragungsgebiet war, hat keine Ablagerungen hinterlassen.
Im Zuge der Entstehung der Alpen und des Oberrheingrabens kam es zur Heraushebung von Schwarzwald und Vogesen sowie einer Schrägstellung des Deckgebirges. Durch die unterschiedliche Härte und Widerstandsfähigkeit der Gesteine gegenüber der Erosion bildete sich eine Schichtstufenlandschaft heraus. Harte Kalk- oder Sandsteine wurden als Schichtflächen herauspräpariert, weiche Ton- und Mergelgesteine bilden die dazwischenliegenden Hänge. Gleichzeitig füllte sich südlich der Donau das Molassebecken mit Abtragungsschutt aus den Alpen. Hinzu kommen der permische Vulkanismus in Schwarzwald und Odenwald und der jungtertiäre Vulkanismus im Oberrheingebiet, im Hegau und auf der Schwäbischen Alb. Als Besonderheit sind im Osten der Schwäbischen Alb die kraterähnlichen Hohlformen von Nördlinger Ries und Steinheimer Becken durch Asteroideneinschläge entstanden.
Baden-Württemberg weist weltberühmte Fossillagerstätten auf. Die Fundstellen Holzmaden, Öhningen, Höwenegg, Trossingen oder jüngst auch Eislingen haben in der Paläontologie klangvolle Namen. Bedeutend für die Menschheitsgeschichte sind die Funde der Urmenschen Homo erectus heidelbergensis und Homo erectus steinheimensis sowie die urgeschichtlichen Höhlenfunde von der Schwäbischen Alb.
Seit dem frühen Mittelalter, teilweise sogar bereits seit der Römerzeit, setzte im Grundgebirge von Schwarzwald und Odenwald ein intensiver Bergbau zumeist auf silberhaltige, in Gängen vorkommende Erze ein, worauf sich der frühe Reichtum von Städten wie Freiburg begründet.