Геология острова Медный, при его, в целом, общих чертах развития с островом Беринга, несколько сложнее и характеризуется большим разнообразием изверженных и осадочных пород. Северная, и наиболее древняя часть острова, сложена почти исключительно риолитами в виде крупной экструзии, образующая в рельефе куполообразную возвышенность со сглаженными очертаниями. Центральная часть представлена верхнеолигоценовыми туфогенно-осадочными горными породами, аналогичные таковым же на острове Беринга.
Из более молодых изверженных пород, ещё И. А. Морозевич отмечает жильные тела авгитовых и амфиболовых андезитов, исключительно многочисленных на острове Медном, и значительно реже встречающихся на острове Беринга. Месторождению самородной меди Морозевич даёт отрицательную оценку и вполне обоснованно опровергает предположения о золотоносных россыпях, якобы имеющихся на Командорских островах.
Геологическая карта острова Медный, составленная И. Морозевичем.
В геологическом строении острова Медный принимают участие почти исключительно породы палеогенового и неогенового возраста. Четвертичные рыхлые отложения небольшой мощности (порядка первых метров) занимают очень небольшие площади.
Верхнеолигоценовые отложения свиты мыса Толстого, занимает всю северо-восточную часть острова Медного (от бухты Песчаной до бухты Корабельной). Это составляет более 50% площади острова. Свита сложена вулканогенно-осадочными горными породами, среди которых встречаются редкие потоки андезитов и андезито-базальтов. В составе свиты преобладают различные вулканогенно-осадочными образования: туфогенные алевролиты, песчаники и аргиллиты, а также вулканомиктовые брекчии. Эти породы часто содержат в себе многочисленные обломки растительного детрита, и мелкие (2–3 см) линзообразные прослои угля.
Вулканогенно-осадочные образования свиты мыса Толстого перекрываются на острове Медном довольно мощной пачкой конгломератов и туффитов буяновской свиты. Породы буяновской свиты, залегая, в основном на юго-западном побережье острова, в центральной его части поворачивают к северу и выходят на северо-восточный берег. Эти отложения прослеживаются по западному побережью от бухты Гавриловской до мыса Косой Камень.
Породы водопадской свиты развиты на очень ограниченной площади в южной части острова Медный. Здесь преимущественно распространены лавы и туфы миоценового возраста, а также крупные экструзии светлых роговообманковых андезитов, выраженные в рельефе куполообразными возвышенностями, получившие у местных жителей название «сахарные головы» (благодаря светлым оттенкам пород экструзий). Впрочем, имеется и одно экструзивное тело диоритового состава на мысе Чёрный. Северная часть распространения пород свиты совпадает с долиной реки Водопадской, где они по тектоническому нарушения примыкают к отложениям командорской серии. К югу эффузивы свиты прослеживаются вплоть до мыса Палата, где в береговых обрывах вновь отмечаются обнажения туфогенных пород свиты мыса Толстого, пронизанных многочисленными межпластовыми и секущими дайками андезитов.
Геологическая карта острова Медный, масштаба 1:200 000. По материалам Ю.В. Жегалова, 1963 г.
Рудопроявления самородной меди. Фото Д. П. Савельева.
Знаменитое месторождение самородной меди на острове Медном находится на северо-западной оконечности мыса Сулковского. Здесь туфы рассекаются дайками авгитовых андезитов, в которых и содержится самородная медь в виде примазок, бляшек и проволочек, размерами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.
Рудопроявления меди так же было изучено Ю. Б. Жегаловым. Впрочем, ничего нового после Морозевича он не нашел и лишь подтвердил информацию и выводы своего предшественника.
Сам Ю. В. Жегалов в отчете пишет: «Крупные самородки меди очень редки. Сравнительная их многочисленность, отмечавшаяся первыми посетителями острова, объясняется многовековым накоплением их в результате разрушительного воздействия моря. Эти-то находки и послужили основой для слухов о необыкновенном богатстве острова медью. Однако уже в первый период освоения островов береговая полоса была почти полностью очищена от накопившегося веками металла, и лишь в результате долгих поисков И. Морозевич обнаружил самородок весом 185 г. Нам удалось обнаружить самородок весом около 300 г». Как и Морозевич, Жегалов оценивает месторождение как непромышленное.
Стратиграфическая колонка острова Медный, по материалам Ю.В. Жегалова, 1963 г.