关中盆地夹在陕北高原与秦岭之间，是喜马拉雅运动时期形成的巨型断陷带。盆地两侧均为高角度正断层。断层线上有一系列的温泉和温泉。南北两侧山体沿断裂线上升，盆地缓慢下降，形成地堑式构造平原。
关中平原形成后，不仅黄土堆积，而且渭河及其两侧支流携带了大量泥沙进行充填和沉积。其中，第四系松散堆积物最大厚度达7000余米。
由于地壳的间歇性变化和河流的切割，形成了不同高度的阶地。一级阶地和二级阶地构成关中平原的主体，当地称之为“元”。从上到下，就像一、二、三级梯田。这三个梯田原来相当于第二个梯田。原地表被渭河南北支流切割破碎。渭河以北，自西向东有西平源、上尚园、周源、积石园、石屏园、碧源、梅园、徐源等；渭河以南有五丈源、西流源、沈河源、少林源、白鹿原、铜仁源、杨国源、蒙源等。
