Inför bygget av Citytunneln undersöktes jordlager och berggrund noga. Genom att ta reda på rådande bergförhållanden kunde läget för tunneln bestämmas för fullgod stabilitet. Det var också viktigt att klara ut hur vattenförande de olika lagren var så att omfattningen av grundvattensänkningen kunde bestämmas. Olika typer av undersökningar visade också om det finns risk för sättningar i intilliggande byggnader eller skador på växtligheten.
Läs mer om grundvattensänkning.
Jordlagren längs tunnelsträckningen är oftast mellan fem och tjugo meter djupa. De tjockaste lagren finns vid den sydöstra delen, intill Lockarp. I norra delen av Malmö, exempelvis vid Malmö C, finns fyllningslager, bland annat som följd av att havsområden och gamla kanaler har fyllts igen. Fyllningen består mestadels av sand och morän. Under fyllningen i de norra delarna finns lösa skikt av lera och torv, vilka kan ge upphov till sättningar.
Kalksten och krita
Berggrunden i Malmöområdet kan delas in i tre skikt. Överst ligger Köpenhamnskalksten, sedan bryozokalksten och längst ner finns skrivkrita. Skrivkritan finns på betydligt större djup än själva tunneln. Tunnlarna borras på den nivå där det finns bryozokalksten, eftersom denna är mest homogen och tät. I Malmöområdet är Köpenhamns kalkstenens tjocklek upp till åtta meter.
I Köpenhamnskalksten förekommer betydande mängder av flinta, en mycket hård bergart. Lagret har omfattande sprickbildning som gör berget kraftigt vattenförande. Bryozokalkstenen återfinns ända ner till mellan 50 och 60 meter under marknivån och är oftast mindre vattenförande än Köpenhamns kalk stenen. I dess översta del är den dock oftast uppsprucken. Norr om Triangeln är bryozokalkstenen något mer vattenförande. Köpenhamnskalksten saknas lokalt, till exempel i Holma.
Grundvatten
I de norra delarna av Malmö ligger grundvattennivån i kalkberget nära vattennivån i Öresund. Grundvattenytan följer topografin och ligger därför högre i högt belägna områden, exempelvis i sydöstra delen av Malmö. Grundvattennivån i jordlagren ligger normalt något högre än i kalkberget. I de områden som berörs av Citytunneln varierar grundvattenytan från en till sju meter under marknivån.
I Malmös centrala delar sker ytlig dränering till stor del via dagvattennätet som leds ut i Malmös kanaler. Längs tunnelsträckningens södra delar riktas dräneringen väster ut mot Öresund via jordbruksdräneringar, diken och en stor dagvattenledning. De östra delarna av Malmö dräneras via Risebergabäcken ut mot Sege å.