Tài nguyên khoáng sản của huyện Hoành Bồ gồm nhiều núi đá vôi, mỏ đất sét, mỏ than, mỏ kim loại,... Có thể nói đây là tài nguyên góp phần mang lại cho Hoành Bồ những thế mạnh riêng có của một huyện miền núi. Tài nguyên khoáng sản của Hoành Bồ có thể chia thành 4 nhóm sau:
* Nhóm nhiên liệu: Gồm có than đá và đá dầu.
- Than đá phân bố chủ yếu ở các xã Tân Dân, Quảng La, Vũ Oai, Hoà Bình, gồm nhiều vỉa khác nhau với quy mô lớn nhỏ có trữ lƣợng khoảng hàng trăm triệu tấn, hàng năm cho phép khai thác hàng chục nghìn tấn than. Đây là nguồn nhiên liệu quan trọng cung cấp cho các nhà máy xi măng và nhà máy điện thuộc khu công nghiệp Bắc Cửa Lục trong tƣơng lai.
- Đá dầu: Nguồn nhiên liệu này chủ yếu tồn tại ở Đồng Ho, tuy trữ lƣợng không lớn chỉ khoảng 4.205 ngàn tấn, nhƣng đây là một lợi thế để sử dụng vào phát triển công nghiệp tại các xã trên địa bàn huyện, nhƣ: làm chất đốt, tổng hợp thay than nâu trong sản xuất gạch ngói và xi măng.
- Đá vôi: Hoành Bồ có trữ lƣợng đá vôi hàng ngàn tỷ tấn với chất lƣợng tốt, tập trung chủ yếu ở các mỏ đá thuộc xã Sơn Dƣơng, Thống Nhất (mỏ Đá Trắng). Đây là nguồn nguyên liệu cho sản xuất xi măng với lƣợng cung cấp khoảng vài chục triệu m3/năm, bao gồm các loại xi măng Mác cao PC40 - PC50, xi măng trắng và xi măng Portland.
- Đất sét: Một số mỏ sét lớn có thể kể đến là mỏ sét Yên Mỹ, Xích Thổ, Làng Bang với tổng trữ lƣợng lên đến trên 20 triệu m3. Đây cũng là nguồn nguyên liệu dùng trong sản xuất xi măng và gạch ngói cao cấp.
- Đá vôi xây dựng: Ở Hoành Bồ, các mỏ đá vôi xây dựng phân bố dọc theo ven đƣờng từ xã Quảng La đến xã Vũ Oai với trữ lƣợng rất lớn. Đây là nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho nhu cầu nung vôi, làm đƣờng, xây dựng dân dụng,...
Ngoài ra, còn có các loại cát, sỏi cuội xây dựng, trữ lƣợng không lớn tập trung chủ yếu là dọc các sông suối, đủ để đáp ứng cho nhu cầu địa phƣơng.
* Nhóm khoáng sản kim loại: Bao gồm sắt, vàng, Antimon, thuỷ ngân, man gan, chì, kẽm. Tất cả chúng đều có quy mô quặng là chủ yếu, mặc dù chƣa có giá trị kinh tế cao nhƣng rất có ý nghĩa về mặt khoa học.
* Nhóm khoáng sản không kim loại: Bao gồm phốt pho rít, thạch anh tinh thể và cao lanh.
- Phốt pho rít: Đây là nguyên liệu cho sản xuất phân bón. Hiện nay, ở Hoành Bồ đã phát hiện đƣợc hàng chục hang trong các day đá vôi có chứa phốt pho rít dạng phong hóa và thấm đọng. Trong đó, khoảng 6 hang có giá trị kinh tế nằm ở khu vực Đá Trắng với trữ lƣợng khoảng 40.000 tấn, có thể để dùng để bón ruộng trực tiếp hoặc làm nguyên liệu cho sản xuất các loại phân bón tổng hợp.
- Thạch anh tinh thể hay còn gọi là thạch anh kỹ thuật: Đây là nguyên liệu trong sản xuất linh kiện điện tử nói chung và công nghệ phần cứng máy tính nói riêng. Loại khoáng sản này đƣợc phát hiện ở khu vực Đồng Mƣa và đã có sự đánh giá sơ bộ là có chất lƣợng trung bình với quy mô nhỏ.
- Cao lanh: Là một loại đất sét màu trắng, nở, chịu lửa với thành phần chủ yếu là khoáng vật kaolinit cùng một số khoáng vật khác nhƣ illit, montmorillonit, thạch anh,... Trong công nghiệp, cao lanh đƣợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ sản xuất gốm sứ, vật liệu chịu nhiệt, vật liệu mài, sản xuất nhôm, xi măng trắng,...