贺兰山脉海拔20xx~3000米，主峰敖包圪垯位于银川西北，海拔 3556米，是宁夏与内蒙古的最高峰。贺兰山脉为近南北走向，绵延200多公里，宽约30公里，是中国西北地区的重要地理界线。山体东侧巍峨壮观，峰峦重叠，崖谷险峻。向东俯瞰黄河河套和鄂尔多斯高原。山体西侧地势和缓，没入阿拉善高原。
贺兰山山间有数个东西向山谷，著名者有贺兰口、苏峪口、三关口、拜寺口，自古以来就是东西交通要道。山前地带西夏名胜古迹丰富多彩，有西夏陵园、滚钟口、拜寺口双塔等名胜古迹和独特的沙湖风景区。贺兰山东南端为青铜峡，峡谷在蓝天和黄河映衬下呈现出青铜色。相传大禹治水时，劈开贺兰山，引黄河水北流。现建有青铜峡水利枢纽工程。贺兰山西侧有内蒙重镇巴彦浩特，蒙古语为“富饶的城”
贺兰山为石质山地，土地瘠薄，多岩石裸露，植被类型较简单，植被覆盖度低，为野生动物提供的食物很有限，不能满足野生动物种群数量的迅速增长。而马鹿、岩羊喜食的灌木枝叶和草本植物在贺兰山主要有小叶金露梅、绣线菊、虎榛子、忍冬等，由于野生动物的长期啃食，造成植物的退化和草场的沙化。
贺兰山与南部的牛首山褶断带、清水河—六盘山褶断带、罗山—云雾山隆起带构成了一系列的背向斜的断层。地貌上看，贺兰山西侧平缓，而东侧陡峭险峻，有大量露出地表的断层，东侧与银川平原垂直落差根据20xx年统计可达20xx米。贺兰山北部以花岗岩为主，由于接近乌兰布和沙漠干旱少雨，所以物理风化强烈，贺兰山主体在贺兰山中部，山势陡峭，山体庞大，海拔较高，一般在20xx-3000米之间，主峰敖包疙瘩就在贺兰山中部，海拔3555米，贺兰山中部东西宽度可达50公里。贺兰山南部山势相对和缓。有汝其沟、大水沟、小水沟、贺兰沟、插旗沟、苏峪口沟、三关口沟等50多条沟谷，沟道成V型，下部较为宽阔，沟底砾石遍布，沟口一般是碎石遍布的洪积扇。
贺兰山地层发育比较齐全，化石也比较丰富。自古生代至第四纪地层大都完备，仅缺失晚粤陶世一早石炭世的沉积。前寒武纪的太古界和上元古界与麻岩片石英岩均有出露，见于柳条沟、大武口沟等处。下古生界寒武系的石灰岩、砂岩、页岩发育良好，分布普通。上古生界则以石炭与二迭系地层同等发育为特点，见于石炭井、苏峪口、石嘴山等地，以页岩、砂岩等为主，并含有煤层。中生界三迭系地层广泛分布，侏罗系次之，前者以砂岩、砾岩、页岩为主，为组成山体的主要地层;后者主要见于汝箕沟、古拉本等地，以各种砂岩为主，为本山区主要产煤地层之一。白垩系和第三系地层都不发育。在山前地带和山间低地广泛分布着第四系冲积洪积、风积物和山麓堆积物等。
依照地形上来看，可以约分为三段：北段为壮年期地形。山高谷深，坡度甚陡，分水岭狭窄。三关以北属之。三关至野猫子山为中段，地势平坦，孤山远布，为老年期之地形。野猫子山以南，在广阔的平顶山中，常有狭深的山谷，显为另一侵蚀循环的幼年期地形。贺兰山的地层，大部为华北式的，就是各地质时代地层的岩石性质及所含化石，完全与华北所见地层相同。
北段东坡山体根据20xx年统计最宽处21公里，海拔不超过20xxm，主要由花岗岩组成，边际有少量沉积岩，物理风化强烈，形成球状风化地貌，北部接近乌兰布和沙漠。
中段是贺兰山主体部分，海拔3000m左右，最高峰沙锅洲即在此段中部偏南处。这里山体庞大，地势陡峻，峰峦起伏，峭岩危耸，沟谷下切很深。海拔20xxm上下有一段相对较平缓的山坡，出现小型山沟洼地或山间台地，山坡风化物较厚，甚至出现小型山间积水洼地。中段东坡南狭北宽，20xx年统计时最宽处21公里，以苏峪口为界，向南宽度不足14公里，山势较为和缓;向北则山体较宽，一般大于14公里，到汝箕沟一带可达20余公里。这是古生界末期以后中生代的地层发育，有优质煤炭资源。
贺兰山东坡沟道极为发育，多数自西向东延伸，呈梳篦状分布，自三关口至苦水沟之间有沟道21条，概属黄河水系的外流区，其中最大者为大武口沟，集水面积为574平方公里。沟道一般在中、上部下切较深，呈“V”字形，沟道下部则较为宽阔，砾石遍布谷底。
贺兰山西坡较缓，逐渐过渡到内蒙古高原;东坡陡峭，山势雄伟，高差较大，构成一道天然屏障，从而削弱了西伯利亚高压冷气流，阻截了腾格里沙漠的东侵，也阻止了潮湿的东南季风西进，使得贺兰山东西两侧气候、水源、植被有着显著的差别，成为中国外流区和内流区的分水岭，是温带荒漠草原与荒漠、季风气候和非季风气候的分界线，也是半农半牧区和牧区的分界线。
贺兰山的地质历史长达20亿年。20亿年的地质演变，不仅让贺兰山由一片汪洋挺拔为一座奇特的山脉，而且还留下了众多的矿藏资源。
距今约15.5亿年的中元古界，贺兰山地区断裂为大海，海底沉积了火山爆发时厚愈万米的碎屑岩，形成了贺兰山优势矿种——石灰岩。这种岩石，质密坚硬，有着‘贺兰山脊梁’的美誉。另外贺兰石、硅石，还有宁夏最古老的低等植物——微体古孢子也是那段时期的产物。
7亿年前的震旦纪，贺兰山地区出现了宁夏最古老的动物，在苏峪口至樱桃沟一带的山路上，捡到这样的一块蠕虫动物化石其实并不困难。震旦纪之前，贺兰山地区经历了第一次大冰期，这时的海底地形崎岖，高差悬殊，气候寒冷，所以在山麓海滨发育冰川，并且形成了一系列与冰川作用有成因关系的贺兰山震旦系。
震旦纪大冰期结束后，气候开始变暖，生物也开始繁盛起来，曾经统治整个海洋的三叶虫就生活在那个时期。海侵作用将一些海洋生物的尸体带到了浅海区，动物尸体里的一种重要的有机物——磷和其他物质相结合，形成了磷的化合物。那时候，苏峪口地区是一片浅海，但海水动荡不止，海洋生物的尸体在地层沉积不牢。苏峪口地区形成的磷矿层很薄且储量有限就是这个原因造成的。