Das Geiseltal prägt eine Landschaft in Sachsen-Anhalt westlich von Merseburg im Landkreis Saalekreis. Das Geiseltal selbst ist 15 km lang und 5 km breit. Namensgeber ist die in Mücheln entspringende Geisel, ein knapp 17 km langer Nebenfluss der Saale. Sein Name soll Verwandtschaft mit der Bezeichnung Geysir haben. Es wird im Norden durch den flachen Merseburger Buntsandsteinsattel und im Süden durch das Müchelner Muschelkalkplateau der Querfurt-Freyburger Mulde begrenzt. Die Neumark-Hauptschwelle teilt es in zwei etwa gleich große Bereiche.

Der Untergrund besteht weitgehend aus permzeitlichen Ablagerungen, wie Rotliegendem (vor 302 bis 257 Mio. Jahren) und Zechstein (vor 257 - 251 Mio. Jahren), denen triassische Sedimente, überwiegend des Buntsandsteins (vor 251 bis 243 Mio. Jahren) und Muschelkalks (vor 243 bis 235 Mio. Jahren) aufliegen. Durch Auslaugung des Zechstein-Steinsalzes, aber auch durch tektonische Bewegungen und chemische Verwitterung des Muschelkalkes kam es zu Senkungen dieser Sedimente, vor allem im Alttertiär (vor 65 bis 23 Mio. Jahren), was zur Bildung einer Beckenstruktur im heutigen Geiseltal führte.

Im frühen Tertiär, hauptsächlich im Eozän (vor 56 - 34 Mio. Jahren) lag das Geiseltal nahe der Küste eines einstigen Meeres. Das damalige hiesige subtropische Klima und die starke Bewaldung förderte eine intensive Braunkohlebildung in den küstennahen Mooren und Teichen, ein Prozess der etwa 5 bis maximal 8 Mio. Jahre in Anspruch nahm und durch die Aufschiebung von Erzgebirge, Vogtland und Harz unterstützt wurde. Mehrere Flöze sind nachgewiesen, die unteren enthielten die bedeutende Geiseltalfauna und –flora.

Im Pleistozän (vor 2,6 - 0,012 Mio. Jahren), bedingt durch die starken Klimaschwankungen des jüngsten Eiszeitalters, lagerten sich mächtige Sedimentschichten ab, die das Deckgebirge des Geiseltales bilden und bis zu 50 m Mächtigkeit erreichen. Mehrmals wurde das Geiseltal vom Eis überfahren, so zur Elsterkaltzeit (vor 400.000 - 320.000 Jahren) und zur Saalekaltzeit (vor 300.000 - 130.000 Jahren). Das Eis der Weichselkaltzeit (vor 100.000 - 10.000 Jahren) erreichte das Gebiet aber nicht mehr. Dafür lagerte sich eine 4 bis 6 m mächtige Lößschicht ab, deren oberste Bereiche den holozänen Humusboden umfassen.