乌海市是36亿年前鄂尔多斯古大陆的一部分，系古地中海浸区经第三次喜马拉雅山隆起而成。基本地形地貌特征是“三山两谷一条河”。城市东部是绵延百里的桌子山，中部为甘德尔山，西部为五虎山，各山体均属贺兰山脉的北端余脉，三山成南北走向平行排列，中间形成两条平坦的谷地。黄河沿岗德尔山西谷流经市区，阻断乌兰布和沙漠进入河套地区。乌海地势东西两边高、中间低。域内地貌分为四大类：构造侵蚀中低山地占乌海总面积的40%，剥蚀丘陵区占乌海总面积的20%，山前堆积冲洪积扇区占乌海总面积的30%，黄河冲积堆积阶地占乌海总面积的10%。 域内土壤有6个土类，11个亚类，22个土属，157个土种。6个土类分别占乌海土地总面积的比例是：灰漠土占21.98%，棕钙土23.34%，栗钙土0.003%，风沙土7.1%，草甸土1.3%，盐土0.01%，除以上六种土壤类型外，其余均为难利用的土地。其中：有平沟床、流动沙丘、裸岩等无法利用的土地1164.38公顷。乌海市植被稀疏。覆盖率小于5—10%面积大，土壤多为沙质或第四纪冲积物，结构松散，在水、风的作用下易造成水土流失。 乌海有宜耕地14348公顷，宜果地12678公顷，宜林地16111公顷，宜牧地、宜封禁育草地17868公顷，不宜利用地8752公顷。宜耕地主要分布在黄河两岸一二级阶地上。根据2015年度土地变更调查数据显示，乌海市现已有农用地23622.29公顷，建设用地27313.49公顷，未利用地115928.06公顷。