在大地构造方面，珊溪水库位于华南褶皱系浙东南褶皱带的温州—临海坳陷。温州—临海坳陷区内，断裂构造以北北东向和北东向最为发育，并在深断裂带上发育一系列构造盆地。喜马拉雅期，本区断裂活动相对较弱，除部分早期断裂继续活动外，还形成了南北向断裂。区域内存在余姚—丽水深断裂、景宁—苍南断裂、温州—泰顺断裂这三条主要的深大断裂，其中温州—泰顺断裂距离水库区最近，约为7km。
