Wierzchnie utwory pochodzące z okresu karbonu pokrywają rozległą część dzielnicy, położoną na południe od torów kolejowych. Występują tam wychodnie warstw orzeskich (westfal B). Tworzą je potężne serie przeważnie łupków z wkładkami piaskowców, syderytów i węgla kamiennego, a miąższość tej serii przekracza 900 m.
W okresie trzeciorzędu utworzyły się główne rysy rzeźby terenu Zawodzia. Wówczas to dochodziło intensywnych procesów wietrzenia chemicznego i denudacji. W czwartorzędzie obszar dzielnicy został prawdopodobnie pokryty przez lądolód skandynawski dwukrotnie: podczas najstarszego zlodowacenia Sanu (krakowskiego) oraz w okresie zlodowacenia Odry (środkowopolskiego). Osady po pierwszym zlodowaceniu zostały w większości usunięte w okresie interglacjału, zaś lądolód zlodowacenia Odry pozostawił po sobie gliny zwałowe występujące wzdłuż obniżeń dolinnych.
W Zawodziu obszar zbudowany na glinach zwałowych ciągnie się wzdłuż doliny Potoku Leśnego na południe od torów kolejowych, zaś zurbanizowaną część dzielnicy, położoną wzdłuż ulicy 1 Maja, w rejonie Drajoka i na obszarze Bulwarów Rawy, budują plejstoceńskie piaski i żwiry glacjalne i fluwioglacjalne.