В геологическом строении месторождения принимают участие мезозойские (новиковская свита), неогеновые (угленосная верхнедуйская и безугольная маруямская свиты) и современные четвертичные образования.
В структурном отношении месторождение расположено в юго-западной части Новиковской тектонической депрессии и представляет собой ряд обособленных или полуобособленных мульд и брахисинклиналей, разделенных выходами на поверхность пород мезозойского фундамента.
Новиковское буроугольное месторождение известно с 1909 г. До 1945 г. геологические исследования в районе проводили японские геологи. Геологическая съемка масштаба 1:200 000 (А.А.Трепалина) проведена в 1956–1957 гг., масштаба 1:50 000 (В.Т. Шейко и Ю.Н. Тарасевич) — в 1964–1965 гг. В 1952–1955 гг. бывшим трестом «Сахалинуглеразведка» на площади месторождения проведены поисковые работы. В 1962 г. получены сведения о содержании в углях и угленасыщенных породах германия.
Предварительная и детальная разведки площади месторождения по участкам проведены с 1963 по 1989 гг. (Н.Е. Федоров, Б.В. Бутаков, М.А. Коломиец, Г.Р. Яненц, В.В. Лубкин):
детальная разведка участка Восточного Новиковского буроугольного месторождения на о.Сахалине по состоянию геологоразведочных работ на 01 апреля 1967 г., Коломиец М.А., протокол ГКЗ № 5303 от 13.12.1967 г. (утвержденные запасы А+В+С1 – 4307 тыс.т.);
детальная разведка участка Южного Новиковского месторождения германиеносных углей на о.Сахалине ( по состоянию геологоразведочных работ на 01.01.1975 г.), Яненц Г.Р., Коломиец М.А., Рубинштейн О.С. и др., Протокол ГКЗ № 7540 от 19.12.1975 г. (утвержденные запасы угля А+В+С1 – 390 тыс.т.);
предварительная разведка участка Восточный-II Новиковского буроугольного месторождения на о. Сахалин за 1988–1989 гг. (по состоянию геологоразведочных работ на 01.01.1989 г.), Лубкин В.В., протокол ЦКЗ Мингео СССР № 7 от 06.02.1990 г. (утвержденные запасы А+В+С1 – 1350 тыс.т.).
Кроме того в процессе геологического изучения недр в границах Новиковского месторождения проведены разведочные работы на участках: Северный, Центральный, Южный, Восточный-I, Восточный-II и поисковые работы на участках: Холодный, участок низовья р. Охотничьей, мульда-4, участок р. Кубанки. На площадях поисковых работ необходима оценка перспектив под открытую добычу.
Для отложений угленосной верхнедуйской свиты, залегающей с размывом, угловым и стратиграфическим несогласием на подстилающих породах, характерны непостоянство литологического состава, резкие фациальные переходы пород на коротких расстояниях и изменения их мощностей. По угленосности, литологическим особенностям и условиям образования отложения свиты расчленяются на две подсвиты: верхнюю безугольную и нижнюю угленосную, содержащую два угольных пласта сложного строения (I и II).
Основным промышленным пластом месторождения, имеющим повсеместное распространение, является верхний пласт II сложного строения, состоит из 2–12 пачек угля, разделенных маломощными прослоями аргиллитов, углистых аргиллитов, грязного угля мощностью 0,05-0,3 м, редко -1,0-2,28 м. Подсчетная мощность пласта изменяется от 1,43 до 21,90 м при среднем значении 5,36-7,29. По степени устойчивости строения и качества пласт относится к группе относительно устойчивых. Наибольшее практическое значение пласт II имеет в северных, северо-западных и центральных частях участков, в южном и юго-восточном направлениях часто выклинивается.
Макроскопически угли представляют собой чередование полублестящих, полуматовых и матовых разностей. Степень блеска углей обусловлена количественным содержанием минеральных примесей. Преобладают полублестящие угли.
Из минеральных включений в углях отмечено глинистое и кремнистое вещество, кварц, сидерит, пирит, халцедон и кальцит.
Общая закономерность для месторождения — увеличение зольности угольных пластов от кровли к почве пласта от 5–10 до 35–40%.
Угли мало- и среднезольные, высококалорийные, с повышенным выходом летучих веществ, с повышенной сернистостью. В соответствии с ГОСТом 25543–88 угли Новиковского месторождения бурые марки Б, группы 3Б, подгруппы 3БВ.
Уголь механически прочный с коэффициентом размолоспособности 0,85, термически стойкий. Обогатимость угля от легкой до средней.
К Новиковскому месторождению бурого угля приурочено одноименное месторождение германия. Промышленное оруденение германия было выявлено на участках Центральный и Южный. Германий локализуется в углях и углесодержащих породах (углистые аргиллиты, аргиллиты) верхнедуйской свиты. Выделяются два технологических сорта руд: германиеносные угли и германиеносные аргиллиты. Германий в них присутствует в виде прочных металлоорганических соединений. Максимальные содержания германия отмечаются на контакте угленосной толщи с мезозойским фундаментом.