Der geologische Untergrund von Buchloe reicht weit in die Erdgeschichte zurück. Würde man bis in 3000 Meter Tiefe bohren, so könnte man Gesteine aus der sogenannten Triaszeit mit einem Alter von bis zu über 250 Millionen Jahren antreffen. Es ist aber vor allem die jüngere Erdgeschichte (etwa die letzten 2,5 Millionen Jahre), die durch die Kräfte von Wasser und Eis den heute oberflächennahen Untergrund der Stadt gebildet hat.
Diese breite Abflussrinne war bereits in den vorangegangenen Eiszeiten durch Gletschereis und Schmelzwasser vorgeformt worden. Die Buchloer Talung entspricht somit einem Abschnitt des alten Wertachtales.
Heute liegt diese Talung, in der die B12 und die Bahnlinie Richtung Kaufbeuren verlaufen, trocken. Die Mächtigkeit der kiesigen Schmelzwasserablagerungen beträgt bei Neugablonz etwa 15 bis 20 Meter und nimmt nach Norden hin ständig ab. Aus diesem Grund geraten die darunter liegenden Grundwasser stauenden Schichten aus der viel älteren Tertiärzeit (Dauer von 65 bis 2,6 Millionen Jahre vor heute) nordwärts immer näher an die Oberfläche. Somit liegt auch der Grundwasserspiegel in der Region Buchloe wesentlich höher als weiter im Süden. Das erklärt, warum einige der niedergelegenen Orte im Westen von Buchloe bei Hochwasser nicht unerheblich gefährdet sind.
Der heutige Landschaftsraum wurde noch vor wenigen Jahrtausenden von den damals sehr breiten und wasserreichen Flüssen und Zuflüssen der heutigen Fließgewässer Lech und Wertach eingenommen. Daher ist der unmittelbare geologische Untergrund aus sogenannten Flussschottern aufgebaut. Die Gesteine dieser Flussschotter sind meist sehr stark zugerundet - ein Ergebnis der jahrtausendelangen Bearbeitung durch die fließenden Gewässer an der Flusssohle. Die Herkunft dieser Gesteine ist dabei äußerst vielfältig: Der überwiegende Anteil stammt aus dem Einzugsgebiet vor allem der Lechtaler und der Allgäuer Alpen. Aber auch kristalline Gesteine aus den Zentralalpen, wie dem Inn- oder Ötztal, sind vertreten. Diese unterschiedliche Herkunft weist auf das Ausmaß der damaligen Gletscher hin. Über sogenannte Transfluenzen überdeckten sie mehrere hohe Alpenpässe und waren dadurch talübergreifend miteinander verbunden.
Im Gesteinsspektrum spiegeln sich somit die verschiedenen Nährgebiete der damaligen Gletschermassen wider.
Häufig kam es am Ende der letzten Eiszeit zum Austritt kalkreicher Quellwässer aus denen sich wiederum feinkörnige, grauweiße Kalkablagerungen (sogenannte "Wiesenkalke") bildeten. Diese Wiesenkalke werden im bayerischen Sprachgebrauch als Alm bezeichnet. Solche Almvorkommen findet man beispielsweise unmittelbar nördlich von Buchloe bei der Eschenlohmühle und bei Amberg. Sie können Mächtigkeiten von über drei Meter erreichen.
Der Buchloer Alm wurde früher als "Fegsand" bezeichnet und von Trödlern als Putzmittel an die Haushalte verkauft. Allerdings war es ein leicht betrügerischer Handel, denn der echte Fegsand besteht aus winzigen, harten Quarzkörnern und nicht aus Kalk.