Le vignoble de Nantes prend place sur un socle primaire cristallin constitué par l’extrémité Sud Est du Massif armoricain. Ce massif est limité à l’Est par le Bassin parisien (à partir de l’Anjou blanc) et au Sud par le Bassin aquitain. C’est l’une des caractéristiques forte du vignoble qui ne se situe donc pas sur un socle sédimentaire de type calcaire à la différence de ses voisins (sauf la petite partie de l’Anjou Noir) et de nombre de vignobles.
Ce massif ancien qui remonte aux temps précambriens entraine une grande multiplicité et complexité d’organisation des roches. En effet, plusieurs événements géologiques successifs sont à l’origine de la mise en place de différentes roches dites plutoniques (les granits, gabbros), et de roches dites métamorphiques (gneiss, orthogneiss, micaschistes, amphibolites, serpentinites…).
Selon les situations, ces roches peuvent être parfois recouvertes localement par des sédiments de l’âge tertiaire (sables à galets, argiles, argiles à quartz, argiles à galets…) voire quaternaire (limons éoliens). La nature et la composition chimique de ces roches, qui constituent donc le sous-sol du vignoble de Nantes, peut varier de manière importante permettant l’existence de sols ayant des comportements et des caractères différents.
À cette diversité de roches, il convient d’intégrer leurs différents niveaux d’altérations (roches massives, fracturées, arénisées, argiles d’altération ou altérites) ainsi que les phénomènes érosifs en lien avec la topographie et les réseaux hydrographiques (la Sèvre, la Maine, la Loire…).
En conséquence, le vignoble de Nantes se caractérise par une forte complexité géologique, elle-même accentuée par la multiplicité des situations pédologiques, hydrographiques et topographiques. Alliée au savoir-faire des vignerons, cette diversité est à l’origine de la richesse des Vins de Nantes.