Zona Kendeng merupakan antiklinorium berarah barat-timur. Zona Kendeng membentang mulai dari Salatiga ke timur sampai ke Mojokerto dan menunjam di bawah alluvial Sungai Brantas. Zona kendeng merupakan kelanjutan dari Zona Pegunungan Serayu Utara berbatasan dengan Depresi Randublatung di sebelah utara sedangkan bagian selatan berbatasan dengan jajaran gunung api (Zona Solo). Pada periode tersier zona kendeng berupa daerah pasang surut ditandai dengan adanya lensa kalkarenit pada napal lempungan. Kemudian daerah mengalami uplifting akibat dari gaya subduksi di sealatan jawa pada Paleosen-Oligosen tengah dan dari N5 N7 sehingga tidak terjadi deposisi, (formasi pelang) Pada Miosen Tengah-Miosen Akhir (N10-N18) mulai terbentuk gunung api seingga aktivitas volkanik cukup dominan melamparkan material tuf. Tipe ini disebut formasi kerek karena berada di desa Kerek, sekitar 7 kilometer ke arah utara dari kota Ngawi. Pada akhir formasi ini sea level naik sehingga lingkungan berubah menjadi daerah marine ditandai dengan terbentuknya batugamping tufaan. Sea level terus mengalami kenaikan hingga pada kala Pliosen daerah tersebut menjadi laut dangkal ditandai dengan keterdapatan berbagai fosil moluska dan foraminifera. Menjari dengan formasi kalibeng terdapat formasi banyak yang tersusun atas batuan volkaniklastik. Dan diatasnya terbentuk pula formasi Klitik . Pliosen ( N19 N21 ) terbentuk formasi Sonde yang terdiri dari sedimen bersifat breksian dengan fragmen gamping berukuran kerikil yang kaya akan coquina. Formasi ini berada sayap selatan antiklinorium Kendeng, daerah Gunung Kemukus (Sumberlawang ) melampar ke arah timur dan timur laut. Selaras dengan formasi sonde terdapat formasi damar. Pada Pliosen Akhir (N21-N22) mulai terjadi perubahan lingkungan ditunjukkan dengan adanya fasies vulkaniklastik. Semakin ke atas menunjukkan kondisi pengendapan air tawar, yang dicirikan oleh adanya fosil moluska penciri air tawar. Formasi pucangan yang berada di Ngampon, Sangiran. Mulai pada Pleistosen Tengah ( 1,5 1 juta tahun yang lalu ) daerah mengalami perubahan lingkungan dari laut menjadi lingkungan darat akibat uplifting karena adanya reaktifasi sesar. Maka terbentuk Formasi Kabuh yang merupakan hasil dari endapan fluviatil. Pada pleistosen akhir terbentuk Formasi Notopuro berada di desa notopuro, timur laut saradan, Madiun yang terdiri dari batuan hasil endapan lahar di daratan. Endapan Undak Bengawan Solo terdiri dari konglomerat polimik dengan fragmen napal dan andesit dan endapan batupasir yang mengandung fosil fosil vertebrata. Berada di sepanjang sungai Bengawan Solo. Memiliki perbedaan elevesi yang terdiri dari 6 subundak.