內蒙古自治區位于中華人民共和國北部邊疆，沿北部邊城滿洲里市向西，橫跨大興安嶺、陰山山脈、賀蘭山山系，抵達阿拉善盟的額濟納旗。全區跨越經緯度寬廣，西起東經97°12′，東至東經126°04′，橫跨經度28°52′，東西直線距離2 400公里；南起北緯37°25′，北至北緯53°23′，縱占緯度15°59′，南北跨度約1 700公里。東部與黑龍江省、吉林省、遼寧省毗鄰，南部、西南部與河北省、山西省、陜西省、寧夏回族自治區接壤，西與甘肅省相連，北部和東北部與蒙古國、俄羅斯交界，國境線長達4 242公里。總面積約118.3萬平方公里。
內蒙古地貌以高原為主體，大的地貌單元有賀蘭山、陰山及大興安嶺等山地地貌，內蒙古高原、鄂爾多斯高原、阿拉善高原等高原地貌，西遼河平原、河套平原等平原地貌。
內蒙古高原是蒙古高原的一部分，位于內蒙古自治區的北部，東起大興安嶺西側,南至陰山山地北麓，西達烏拉特后旗的北部，北抵國境線。地勢南高北低，海拔高度一般在960～1 500米。其中地貌包括高平原、盆地、丘陵、熔巖臺地及渾善達克沙地。盆地及高平原均于中生代形成，其下部為白堊系相碎屑巖沉積,僅在呼倫貝爾高原的邊緣分布有侏羅系火山碎屑巖，上部為第三系陸相碎屑巖，伴隨新構造運動，偶有玄武巖噴發。高平原邊緣及內部零星分布的丘陵、殘丘和熔巖臺地由侵入巖和變質巖等組成。渾善達克沙地由沙壟、沙崗及沙丘組成。內蒙古高原東北段是呼倫貝爾高原區；中段是錫林郭勒高原區；西段是烏蘭察布高原區。
內蒙古高原西側的阿拉善高原，是干燥剝蝕的高平原區，四周由阿爾泰山、狼山、賀蘭山、合黎山、馬鬃山等山地圍繞，海拔1 000～1 500米。阿拉善高原區內沙層廣布，有著名的巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠及烏蘭布和沙漠。
位于內蒙古高原南側的賀蘭山、陰山與東側的大興安嶺相連，構成內蒙古高原的外緣山地。賀蘭山南北走向長250公里，寬30余公里，海拔2 000～2 500米，最高峰位于巴彥浩特的東南，海拔3 556米。賀蘭山西坡平緩，東坡陡峭，整個山體成為阻擋西北沙漠向東南方向移動的一條天然屏障。陰山山脈東起樺山，西至狼山，東西1 000余公里，橫貫內蒙古自治區中部，平均海拔1 500～2 000米，最高峰位于烏拉特后旗境內，海拔2 364米。山勢北緩南陡，南坡從河套、土默川平原邊緣陡然拔起，北坡與內蒙古高原自然連接，渾為一體,主要由太古界變質巖及花崗巖等組成。在集寧周圍由第三系玄武巖組成了熔巖臺地，在和林格爾縣、涼城縣、清水河縣一帶，廣泛分布有黃土地形，在東部的山地、低山丘陵，由中生代晚侏羅世中酸性火山巖及花崗巖等組成。山間及兩側丘陵之間分布有東西向或東北向的斷陷或凹陷盆地，由中、新生代碎屑巖組成，現代河谷均堆積有厚度不等的第四系沙礫石層。大興安嶺山脈北起黑龍江右岸的漠河，南至西拉沐倫河上游谷地，從東北向西南綿延1 400余公里，寬150～300公里。是新華夏隆起的山嶺，由花崗巖及侏羅系流紋巖、玄武巖等火山巖組成，山體渾圓，東陡西緩，平均海拔1 000～1 300米，主峰位于克什克騰旗黃崗梁附近，海拔2 034米。
陰山山脈以南是被黃河河灣包圍的鄂爾多斯高原，海拔1 100～1 500米，為一古老陸石，包括桌子山—賀蘭山山地、鄂爾多斯高原和毛烏素、庫布其沙漠。桌子山—賀蘭山山地為中低山，由古生界寒武系、奧陶系的灰巖及石炭、二迭系的沙頁巖夾煤層組成。鄂爾多斯高原主要由白堊系地層組成，局部上覆蓋第三系砂礫石類及第四系湖積、沖積和風積物。東部準格爾丘陵，主要由中生代地層組成，由第四系上更新統黃土所覆蓋。
在鄂爾多斯高原與陰山山脈之間是河套平原，其構造是一條東西走向的沉積盆地，海拔900～1 100米。河套平原寬廣、平坦，總面積約2萬平方公里。山前沖、湖積平原由第四系上更新統一全新統沖洪積砂礫石松散堆積而成。黃河、大黑河沖、湖積平原由第四系中、下更新統及上更新統、全新統的沖、湖積物組成。靠近烏蘭布和沙漠的西部地區，分布有流動和半固定沙丘。
在大興安嶺東側是西遼河平原，它呈扇狀分布在西遼河和嫩江流域，面積約5萬平方公里，由第四系砂土、砂石、沙礫石組成，第四系厚度達200米左右。除大的河谷平原外，其它地區均被高度不等的固定、半固定沙丘所覆蓋，沙丘地之間比較平坦，常形成濕地、沼澤和湖泊。
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