一、地形、地貌
山西六大盆地包括大同盆地、太原盆地、临汾盆地、忻州盆地、长治盆地和运城盆地。大同盆地四周群山环抱，其西南为管涔山，西边为洪涛山、七峰山，东北至西南依次为六陵山、恒山、馒头山，其中最高峰为馒头山。地形总趋势是西南高、北东低，边山高、中间低。盆地四周山前均有大大小小的洪积扇裙构成山前倾斜平原，而盆地中部为河流冲积形成的平原区。太原盆地位于太行山与吕梁山之间，盆地四周均为丘陵和山区环绕，盆地总体呈北东向展布。临汾盆地西部及西北部为吕梁山，北部为灵石低山丘陵区东部太岳山脉，南部自东向西有紫金山、稷王山、孤山及大小嶷山呈岛状隆起，盆地内部由外围向盆地中心(汾河谷地)依次分布有山前倾斜平原区、冲积高阶地与冲积低阶地。忻州盆地地形总趋势是群山环抱中间低凹，地势自山区向盆地呈阶梯状下降，盆地内地形从两侧向主河道呈不对称缓慢倾斜，地貌类型由盆地周边向中心依次为高中山、中山、低中山、黄土丘陵(台塬)、倾斜平原及冲积平原区。长治盆地四周为丘陵和山地环绕，东部为北北东向延伸的太行山系，西部属太岳山系的东麓延伸部分，南部为低山丘陵，北部以丘陵为主，西白兔乡一带为条带状分布的黄土斜坡地，盆地地形总体趋势是南高北低，东西高中间低。运城盆地是山西地堑系西南端的一个断陷盆地，为一半封闭型山间盆地，盆地南部、东北部中条山，北部，自东向西有紫金山、稷王山、孤山、大小嶷山，呈岛状隆起，展布于黄土台塬之上，西部栲栳塬，塬面自西北向东南盆地中心倾斜。
二、水文、气象
山西六大盆地中大同盆地属大陆性半干旱气候区。干燥、少雨、多风沙，昼夜温差大，日照充足。年平均气温约6.5～7.5℃，历年最高气温38.3℃，最低气温－37.3℃，无霜期120～140d，最大冻土深度1.0～1.8m，平均风速3.0m/s，最大风速可达14～16m/s。
山西六大盆地水系主要属于黄河、海河水系。大同盆地水系属海河水系，桑干河为主要河流，其支流有恢河、黄水河、十里河、御河、浑河。长治盆地水系属海河水系，浊漳河为其主要河流，自襄垣以上分南源、西源和北源三大支流。汾河为太原盆地的最大河流。汾河自兰村峡口进入太原盆地，由北而南，经太原、清徐、文水、祁县、平遥、介休等县，最后由义棠峡口流出区外。临汾盆地主要河流为黄河、汾河，汾河为区内主干河，大小支流近30条。忻州盆地滹沱河为区内主干河流，由北向南贯穿盆地中部，属海河流域子牙河水系，发源于繁峙县泰戏山麓的桥儿沟，流经繁峙、代县、原平、忻府、定襄，在盆地东南的济胜桥流出本区。运城盆地河流属黄河流域涑水河水系，涑水河为区内主干河，全区大小河流近10条。
三、地质、构造
燕山运动是整个侏罗纪、白垩纪期间广泛发育于我国的重要构造运动，在山西表现为三期五幕，它们使之前沉积的地层褶皱、隆起，并形成一些山间盆地，同时伴随有强烈的岩浆活动。喜马拉雅运动包括三个主要构造幕使盆地的雏形已基本形成。更新世至全新世，各山区不均衡上升，形成很多期夷平面或阶地，盆地不均衡下降，接受了巨厚的沉积。
大同断陷盆地是汾渭地堑的一部分，是受北西—南东向拉张应力在边张裂、边下陷，边接受沉积，盆地边缘掀斜呈簸箕状的新裂陷。它不完全是中生代构造的继承或反向发展，因此属叠加的新裂陷。裂陷的边缘一般以断裂为界，裂隙内部也有很多断裂，多属同生断裂。太原断陷盆是山西陆台上新生代断陷带中的断陷盆地之一，位于陆台中部和汾渭断陷带的中部，它呈北东向镶嵌在沁水复式向斜的北隅，西部为南北向的吕梁复背斜，北部为北东向的五台复背斜，东部为南北的太行复背斜。临汾断陷盆地是山西陆台受不同时期多次构造运动，于新生代断陷带中的断陷盆地之一，位于陆台中南部，亦即汾渭断陷带的中南部。该断陷盆地西侧为吕梁山背斜，东侧为霍山、中条山背斜。忻州盆地位于山西台背斜的中北部，整体镶嵌在五台山块隆的中北部，在燕山运动末期已形成构造雏形，喜山期以来进一步断陷成盆。长治盆地位于太行山以西，为新生代断陷盆地，其生成始于燕山运动太行山隆起。运城盆地分为三个大的构造地貌单元，东、南部为中条山断块隆起区、北部峨嵋台地抬升区和中部盆地断块沉陷区———运城断陷盆地区。