Le département possède une activité sismique légère, constituée régulièrement de tremblements de terre qui ont lieu au large de l'Île d'Oléron. L'emplacement de la faille est encore mal connu. Le séisme le plus important d'une magnitude de 5,5, a eu lieu le 7 septembre 1972. Le dernier en date, d'une magnitude de 4,5, a eu lieu le 18 avril 2005.
Sur le plan géologique, le département appartient entièrement au Bassin Aquitain dont il constitue l'extrémité septentrionale. Il est séparé du Massif armoricain, au nord-ouest, par le Marais poitevin, et du Bassin Parisien, au nord-est, par le Seuil du Poitou. Ses assises géologiques qui appartiennent au soubassement du Bassin Aquitain sont constituées de différents matériaux dont les principaux sont les suivants :
Les calcaires et les marnes du Jurassique abondent au nord du fleuve Charente (promontoire calcaire de l'Aunis, plateau de la Saintonge du Nord) tandis que les calcaires et les grès du Crétacé se trouvent au sud du fleuve (Saintonge).
Tout au sud du département, les épanchements sidérolithiques couvrent la région de la Double.
Les dépôts alluviaux d'origine quaternaire sont issus des zones estuariennes des fleuves côtiers et des vallées plus ou moins larges des fleuves et de leurs affluents (vallée de la Sèvre niortaise au nord, vallée de la Charente au centre du département, vallée de la Seudre et estuaire de la Gironde au sud).
Enfin, les sédiments marins d'origine également quaternaire recouvrent les marais littoraux qui formaient autrefois de vastes golfes marins (golfe des Pictons au nord occupé aujourd'hui par le Marais poitevin et golfe des Santons au centre occupé aujourd'hui par le marais de Brouage).
Plusieurs forêts sont situées dans le département ou dans ses bordures administratives et occupent environ 15 % de la superficie totale de la Charente-Maritime :
Au nord et nord-est du département, des forêts résiduelles (forêt de Benon (3 300 ha), forêt de Chizé et forêt d'Aulnay), composées essentiellement de feuillus, sont les vestiges d'une vaste forêt antique, la forêt d'Argenson, qui séparait les anciennes provinces de l'Aunis et de la Saintonge de celle du Poitou.
À l'est et au centre du département, les Bois situés entre Saint-Jean-d'Angély, Saintes et Cognac sont les résidus de l'antique forêt de feuillus d'Authon-Annepont, où de vastes clairières culturales ont été mises en valeur pour les plantations de vignes lors des grands défrichements de la période médiévale.
Au sud-ouest du département, la Forêt de la Coubre dans la presqu'île d'Arvert est prolongée par la Forêt de Saint-Trojan dans l'île d'Oléron (environ 2 000 ha). Ces deux massifs forestiers sont de vastes plantations de pins maritimes, implantées au début du XIXe siècle, pour contenir l'avancée des dunes.
Au centre du département, notamment des deux côtés du fleuve Charente et entre Charente et Seudre, toute une couverture forestière, percée de larges clairières culturales ou viticoles, apparaît. Si les forêts et les bois y sont nombreux, ils sont souvent de faible dimension, seule la Forêt de Pons, bien que très morcelée, s'y distingue par sa surface (500 ha).
Enfin, au sud-sud-ouest, se situe la Forêt de la Lande (5 000 ha) qui est prolongée à l'extrémité méridionale du département par le vaste massif boisé de la Double saintongeaise (30 000 ha), dans lequel se situe la pinède de Bussac-Forêt, limitrophe du département de la Gironde. Ces forêts implantées sur des terrains siliceux sont essentiellement des plantations de pins maritimes et évoquent les grandes pinèdes de la Gascogne (départements de la Gironde et des Landes).