矿床位于江苏省徐州市北郊利国镇境内，紧邻淮沪铁路利国车站。大地构造位置，地处华北地台区，位于徐州弧形构造带的弧顶，处于徐州弧形构造与隐伏基底东西向断裂的交汇处。矿区受北东向、北西向、近东西向及北北东向等多组断裂控制。
矿体主要赋存于奥陶系下统肖县组碳酸盐岩（白云质灰岩、泥灰岩）中，其次为马家沟组灰岩。奥陶系地层本身含铁量低，并非矿源层，但其化学性质活泼、含膏盐层、盐溶发育，为成矿提供了矿化剂和有利空间。
利国背斜是矿区主要控岩控矿构造，为一短轴背斜，轴向近东西，控制了岩体的侵位和矿体的分布。近东西向断裂起导岩作用，北东向、北西向断裂起储岩配矿作用，分别控制了三个成矿带。侵入接触构造是直接控矿构造，矿体主要产于岩体上接触带，尤其是岩凸上隆接触带和缓倾斜接触带，陡倾斜接触带矿体较小。岩体中的灰岩捕虏体周围也赋存有相当数量的矿体。
成矿与燕山早期中酸性杂岩体（主要为闪长斑岩、石英闪长斑岩）密切相关。燕山晚期的花岗闪长斑岩、花岗斑岩则与铜（金）矿化叠加改造有关。
矿体呈透镜状、似层状、囊状、不规则状，沿接触带展布，产状随接触带变化。矿区累计探明铁矿石资源量约6000万吨，现保有约1600万吨，属中小型铁矿床。
矿石矿物以磁铁矿为主，次为赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿。矿石结构构造：以粒状结构、交代结构为主，构造为致密块状、浸染状、条带状。矿石伴生Cu、Au、Ag、Co等有益组分，局部可形成独立的铜金矿体。
主要蚀变类型有钠长石化、矽卡岩化（钙质、镁质）、绿帘石化、金云母化、大理岩化等。钠长石化和矽卡岩化与成矿关系最密切，前者促使成矿物质从岩体中活化迁移，后者是矿质沉淀的重要条件。
蚀变具有明显分带性：从围岩到岩体依次为：石灰岩 → 大理岩 → 透辉石矽卡岩 → 磁铁矿带 → 石榴子石矽卡岩 → 钠长石化闪长岩 → 新鲜闪长岩。
