Воронежская антеклиза, крупная положительная геологическая структура палеозойского возраста размером 900 на 400 километров.
Воронежская антеклиза расположена в центральной части Восточно-Европейской платформы и граничит с Прикаспийской синеклизой и Московской синеклизой, Рязано-Саратовским прогибом, Днепровско-Донецким прогибом и Оршанским прогибом.
Воронежская антеклиза состоит из 2 структурных этажей - кристаллического фундамента и осадочного чехла. Кристаллический фундамент сложен в различной степени метаморфизованными архейскими и нижнепротерозойскими образованиями. Породы нижнего архея и верхнего архея развиты к западу от Лосевской шовной зоны в мегаблоке Курской магнитной аномалии. Нижний архей сложен серыми биотитовыми, гранат-биотитовыми, амфибол-биотитовыми равномерно зернистыми интенсивно мигматизированными плагиогнейсами с прослоями амфиборлитов и силикато-магнетитовых кварцитов, верхний архей - ортоамфиболитами и ортосланцами основного состава, кристаллическими сланцами и гнейсами. Вверх по разрезу появляются метадациты и метариодациты, а также кварц-биотитовые, кварц-двуслюдяные и кварц-хлоритовые сланцы, реже метапесчаники и кварциты. Нижнепротерозойские образования (карелий) на Курской магнитной аномалии представлены Курской серией и Оскольской серией, на востоке (Хопёрский мегаблок) - Лосевской серией и Воронцовской серией. Лосевская серия, относимая к архей-протерозою и развитая в пределах Лосевской шовной зоны, сложена метадиабазитами, метаандезитами, амфиболитами, ортосланцами основного, реже среднего состава, а также метапесчаниками и метаамфиболитами. Породы Курской серии залегают в синклинарных зонах и представлены метаморфизованными терригенными образованиями, а также джеспелитами (железистые кварциты) и кварцитами. Оскольская серия сложена метапесчаниками, сланцами различного состава, слаборудными железистыми кварцитами с прослоями известняков, доломитов и метаконгломератов. Вверху залегают метаобломочные породы, сланцы различного состава. В Хопёрском мегаблоке Оскольской серии соответствует флишоидная Воронцовская серия, которая сложена переслаивающимися двуслюдяными, биотитовыми, углеродистыми сланцами, метпесчаниками, изредка метаэффузивами. В участках глубокого метаморфизма все эти породы превращены в гнейсы различного состава. С породами раннепротерозойского возраста связаны медно-никелевые месторождения юга Воронежской области, с терригенными образованиями Курской серии - крупные железорудные месторождения Курской магнитной аномалии.
На кристаллических породах с перерывом более 1 000 000 000 лет залегают осадочные породы палеозойской эры, мезозойской эры и кайнозойской эры. Палеозой представлен девонской системой и каменноугольной системой. Мезозой сложен образованиями юрской системы и меловой системы. Породы палеогена развиты на юге и северо-западе антеклизы. Неогеновые образования тяготеют к восточной части региона. Четвертичные образования представлены покровными суглинками, песками, супесями и песчанистыми глинами террас, ледниковыми валунными суглинками. Воронежская антеклиза в мезозое и палеогене была северо-восточным склоном Днепровско-Донецкой впадины (Украинской синеклизы), а в неоген-четвертичное время стала Среднерусской антеклизой.