其间褶皱和断裂较为发育。区内缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系及株罗系、白垩系地层,但太古界(界同口群、吕梁山群)、元古界(野鸡山群),古生界(寒武系、奥陶系下统和中统、石炭系、二迭系)、新生界(第三系、第四系)等,在地层均有出露,且发育较为齐全。离石区地处吕梁山腹地,地势东部高而宽,西部低而窄,境内山多川少。北川河由北而南,东川河由东而西流经全区,两河在城西南合流后至交口街道办合南川河而后出境注入黄河。最高点为区东北骨脊山,海拔2535米,最底点为交口镇,三川河河谷,海拔889米,境内东部是高寒山地,面积266.6平方公里,占全区总面积的20%,是境内主要林区,宜于发展林牧业;城东北为连绵不断的梁峁土石山区,面积398.4平方公里,占总面积的30%;城西马头山、王老婆山俯伏南北,为黄土丘陵沟壑区,面积 660平方公里,占总面积的50%。