乌达区位于阿拉善地块与鄂尔多斯地台向斜之间，属地块边缘凹地。由于蒸山运动，致使侏罗纪及其以前地层褶皱成山，贺兰山、五虎山即在此期形成。第四纪下、中更新世部分地区下降，接受大量沉积物，形成山前平原。中更新世后形成黄河冲积平原及其一、二级阶地。全新世以后，由于气候变干，降雨量减少，风沙增多，形成沙垄、新月形沙丘。其特征是：因构造运动和侵蚀、剥蚀的结果，使乌达地区地势呈西高东低和西南高、东北低，东临黄河、西依五虎山，形成向东倾斜的阶梯状、带状分布的平原，高差达70米。黄河自南向北流经乌达区，形成黄河平原及其一、二级阶地，一级阶地为乌达区最低处。东西向沟谷比较发育，谷底较平坦，宽50〜200米，乌尔特沟、五虎沟、梁家沟、教子沟、苏海图沟横穿山前平原及黄河平原直至黄河岸边，形成洪水排泄通道。
乌兰布和沙漠南缘与乌达区西北部相连，故沙丘在其西北、东北部成片分布，并逐步向东南方向延伸，对乌达区、黄河构成威胁。
根据乌达区的地貌成因可分为侵蚀地貌、剥蚀地貌、堆积地貌和风成地貌4类地貌区。