Береги озера Катлабуг складені з третинних вапняків (розробляються каменоломнями у селі Ташбунар), прикритих пісками та глинами з гіпсом. Дно озера поступово поглиблюється до центральної частини водоймища. У прибережній частині воно вкрито піском із домішкою глини або гальки, трохи глибше — змуленим піском, а у центральній частині — сірим мулом.