Для Тулы и ее окрестностей характерна сложно детализованная холмистая поверхность (с относительными высотами до 70 - 90 метров). Ей присущи чередование повышенных участков - холмов (по-местному, гор; отсюда названия Косая Гора, Осиновая Гора). Здесь много мягко очерченных лощин, приречных долин и оврагов.
Городская территория Тулы располагается на четырех холмах. Их округлые вершины и выпуклые пологие склоны обращены к долине реки Упы, которая протекает посредине города с востока на запад, разделяя его на две части. Таким образом, рельеф города характеризуется постепенным повышением местности от русловой части реки к югу и северу. Наиболее возвышенны юго-восточная и северо-западная окраины Тулы. В значительной степени эта схема усложняется овражностью, особенно развитой на южной окраине города.
В районе Тулы залегают различные полезные ископаемые, которые относятся к южному крылу Подмосковного бассейна - района комплексного залегания минерально-сырьевых ресурсов. Главное ископаемое бассейна - бурый уголь, который используется в качестве энергетического топлива на электростанциях Тульской и соседних областей. Основная добыча угля в Тульской области развита в центрально-восточной части и на западе (в Суворовском районе). В пригородной зоне Тулы угледобыча ведется сейчас в Ленинском районе - на Обидимской шахте. В районе Тулы с 1943 года работали шахты на Скуратовском месторождении, однако уже в 1957 году угледобыча здесь прекратилась ввиду выработки запасов угля в процессе интенсивной разработки. Ведется шахтное строительство на Южно-Тульском месторождении.
Спутниками угля, обычно вместе с ним извлекаемыми при добыче, являются серный колчедан и межугольная огнеупорная глина. Серный колчедан используется в сернокислотном производстве. Огнеупорная глина служит основным сырьем для производства огнеупорных изделий, необходимых в черной металлургии.
Довольно часто встречаются выходы пластических глин («глины-синики»), например, на северо-западной окраине Тулы.
Особенно значительны залежи известняков каменноугольного возраста. Запасы их в Ленинском районе исчисляются сотнями миллионов тонн. Они разрабатываются для нужд металлургии и дорожного строительства, для размола на известковую муку. Большие запасы известняков находятся также на территории смежных районов - Алексинского и Веневского.
Широко распространены кирпичные глины и суглинки. Встречаются гипсовые месторождения (например Скуратовское) с большими скоплениями минерала целестина, из которого извлекаются соединения стронция, используемые в пиротехнике, сахарной, стекольной, керамической и других отраслях промышленности. Гипс находит широкое практическое применение в строительстве, используется в медицине.