三门峡盆地地处豫、晋、陕三省接壤部位，大致在东径110°40′～110°45′和北纬34°20′～34°50′之间，东西长约120公里，南北宽40公里，南邻小秦岭和崤山，北邻中条山，东接韶山，西连渭河谷地。黄河自西而东流经盆地中间。盆地构造基础是秦岭纬向构造带的小秦岭断块与华夏向的中条山断块、崤山断块之间的复合、联合部位。地史上，该区经历了多次构造运动与变动，逐步演进为一个三角形断陷盆地。
三门峡盆地河南部分，小秦岭、崤山以北地带，地势由南向北倾斜，洪积、冲积和坡积黄土广泛分布。盆地内部的河谷平原、塬地、黄土丘陵、山麓冲洪积平原，呈与盆地一致的东西向延伸，南北排列，且井然有序。
山麓冲洪积平原主要分布在小秦岭和崤山北坡的山前地带，它又可分为洪积倾斜平原和山前低凹平原。洪积倾斜平原主要由山麓洪积扇群联合而成，尤其是沿小秦岭山脉北麓呈条带状连续分布，地势南高北低，倾角3～5°，海拔500～700米，一般由巨厚的冲、洪积物和黄土组成。较典型的山前低凹平原仅见于焦村—程村之南，海拔400～500米，呈槽状，低洼处形成湿地，长约9公里，宽1.5公里，多由上更新统冲洪积亚砂土、亚粘土及粉细砂所组成。黄土塬在盆地中沿黄河谷地南侧呈东西向带状分布，面积较大，大约830平方公里，占本区总面积40％左右。区内黄土塬海拔一般500～600米，塬面大小不一，均向北微倾斜，坡度一般1～2°。灵宝宏农涧河两侧的黄土塬，塬面略呈阶梯状向北下降，明显可分出三级，当地群众称之为头道塬、二道塬等。北面大多以20～40米高的陡壁与河谷阶地相接，塬边发育有较大的冲沟。黄土丘陵与黄土低山海拔一般500～700米，相对高度100米左右，多数呈孤立分散状分布在盆地内部及其边缘地带，丘顶浑园，丘坡平缓，一般10～15°。
河谷平原由黄土物质组成，主要分布于黄河谷地南侧和其较大支流两旁。黄河南侧的河谷平原，宽度不等，各地差别较大，一般宽2000～3500米，最窄1000米左右，最宽7000米以上。由三级阶地构成，三级阶地分别高出常水位10～20米、40～70米、90～120米。第一级阶地的阶面狭窄，只数十米；第二、三级阶地的阶面宽阔，一般300～700米，地表物质主要是黄色沙质粘土。三门峡盆地的河谷平原地带是河南省棉花集中产地之一，也是粮食和果品的重要产区。
