位于山西省西部，呈东北—西南走向，大致与太行山平行。整个地形成穹隆状，中间一线突起，两侧逐渐降低。北起管涔山脉，向南经黑驼山、芦芽山、云中山、关帝山、起云山、紫荆山、五鹿山、天高山，直至龙门山，这一系列山地总称吕梁山脉。它和太行山脉并列为山西两大山脉，长约450千米，宽40～120千米。主峰关帝山海拔2831米。

吕梁山脉

地质构造为吕梁背斜褶皱断块山地，山体多形成于4.6亿～10亿年前的地壳运动，为海底火山期。2.7亿～3.3亿年前，海水最后一次退下，地壳抬升，成为陆地湖泊环境。2.2亿年前进入中生代，本区地壳运动加剧，多次火山岩浆喷出。7千万年前区域地壳趋于稳定，山体应当是寒武纪定型者居多。地质学上的“吕梁运动”（李四光1939年提出）为震旦纪与前震旦纪（现称长城纪与前长城纪）间的地壳运动。在吕梁山区，中元古界长城系最底部层位汉高山群与古元古界野鸡山群呈明显的角度不整合关系，吕梁期造山应涵盖沉积盆地拉开—沉积—俯冲—碰撞—岩浆造山等全过程。

燕山运动以来，吕梁背斜向北延伸，分为两支：一支向正北往五寨、神池一带延伸，为管涔山、芦芽山；另一支向东北，往原平延伸，为云中山，与五台断块有相接之势。西翼有和缓的小向斜，地形平坦，未经强烈切割，其上黄土堆积甚厚，水土流失严重，使黄河含沙量剧增。芦芽山与云中山为静乐盆地，海拔约1500米，构造上亦为向斜，基岩是中生代砂岩、页岩，上覆深厚的自第三纪晚期以来的沉积物。东翼则以断层俯视由汾河地堑所构成的忻州、太原、临汾等盆地，相对高差颇大，每有断崖峻拔耸立，与西翼的情况迥异。吕梁山脉的高度由北往南渐减，大致在汾阳—离石以北，各山轴部均为前震旦纪变质岩系所组成，翼部出露寒武、奥陶系石灰岩，高峰海拔多在2500米以上；汾阳—离石以南，山岭轴部为寒武、奥陶系石灰岩，两翼为石炭、二叠系砂岩、页岩，高峰海拔仅2000米左右。山地下部均有黄土分布，分布上限1400～1800米。

属半干旱大陆性季风气候，四季分明，差异悬殊。春季干燥，雨少风多；夏季炎热，雨量集中；秋季凉爽，气候宜人；冬季寒冷，降雪偏少。气候寒冷，生长期短，气候垂直变化明显。水热资源分布不协调，中高山区降水少，水土流失严重，农作物产量很低。

吕梁山脉位于黄河与汾河流域，河流形态和河道特征是沟壑密度大，水系发达；河道坡陡流急，侵蚀切割严重。其径流和泥沙特点是，汛期径流集中，洪水陡涨陡落，泥沙含量大。枯季径流小而不稳，部分河流为季节性河流。

根据形态特征，吕梁山可分为3段：①北段在岚县以北，山势挺拔，海拔2000～2500米。土壤自下而上为山地灰褐土、山地褐土、山地棕壤、山地草甸土。植被属寒温性针叶林、温性针阔叶混交林、落叶阔叶林、落叶阔叶灌草丛。芦芽山已建为以保护褐马鸡和优良树种云杉为主的自然保护区。②中段在岚县和交口县，群峰汇集，海拔多在2000米以上，是吕梁山脉的最高山段。最高峰关帝山，海拔2831米。土壤自下而上为山地褐土、山地棕壤、山地草甸土。植被垂直带明显。关帝山是山西省重要林区，其中庞泉沟一带已划为保护褐鸡为主的动物及华北落叶松、云杉为主的植物群体自然保护区。③南段在交口县南，山势渐低，海拔1500米，土壤自下而上为碳酸盐褐土、山地褐土、山地淋溶褐土、山地棕壤。植被属暖温性针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、落叶阔叶灌草丛。成材林木稀少，已建立省级五鹿山自然保护区，以保护褐马鸡为主。

吕梁山脉植被除较高陡的山地外，森林已为灌丛草地所代替。其南北各段，纬度与高度不同，气候与植被也有显著差别。芦芽山代表北段，主要是寒温带针叶林；关帝山代表中段，主要是温带针阔叶混交林；五鹿山代表南段，主要是暖温带阔叶林。

吕梁山野生植物分属129科945种，其中木本植物57科115属294种，草本植物72科651种。野生动物分属4纲24目213种，资源比较丰富，主要集中在交城、交口、兴县、方山、岚县等地。其中鸟类有14目16科160种，兽类有6目16科36种，属国家Ⅰ级保护野生动物的有褐马鸡、金雕、黑鹳、金钱豹、普氏原羚、原麝等，属国家Ⅱ级保护野生动物的有苍鹰、大鸢、雀鹰、乌雕、草原雕、白尾鹞、猎隼、红脚隼、红隼、鸳鸯、獐等20种。

矿产资源十分丰富，已探明储量的有煤、铁矿、铝土矿、耐火黏土、石灰岩、白云岩、石棉、硅石和含钾岩石等，其他如硫铁矿、石膏、大理石、蛭石等非金属矿产资源尚未探明具体储量，但多年来一直被当地群众小规模开采利用。另外，煤层气、膨润土、紫砂陶土、石墨、花岗岩等也有一定的成矿远景。吕梁山矿产资源总潜在价值居山西省首位。

吕梁山脉是山西省主要的能源基地，随着矿产资源的大规模开发利用，带来了很严重的资源浪费、生态破坏和环境污染等环境问题，主要有大气污染、水污染、水土流失、地质灾害等。矿产资源的开发应把环境承载能力作为确定开发的首要前提，在落实环境保护政策的前提下，进行资源开发，并积极进行废弃矿区的复垦，改良生态环境；加强水土保持工作，通过重点流域和小流域综合治理，采取封山育林、种草种树等生物措施和人工开挖水平沟、鱼鳞坑等工程措施，进行综合治理，控制水土流失，改良土地生态环境。

历史悠久，这里是一代女皇武则天，唐、宋名将郭子仪、狄青，唐诗人宋之问和清代第一廉吏于成龙的故里。吕梁也是著名的革命老区，涌现出贺昌、刘胡兰等杰出革命家。曾是红军东征主战场、晋绥边区首府所在地，贺龙同志在此生活、战斗了11年。毛泽东、周恩来、刘少奇、邓小平等老一辈无产阶级革命家都曾在此从事革命活动。1948年，中共中央向西柏坡转移途经吕梁时，毛泽东在兴县蔡家崖发表了《在晋绥干部会议上的讲话》和《对晋绥日报编辑人员的讲话》两篇著作，明确提出了中国共产党在社会主义革命时期和土地革命时期的总路线和总政策，为中国革命的最后胜利指明了方向。吕梁蜚声海外的孝义皮影、木偶，民间剪纸艺术、秧歌、柳林黄河旋鼓等民间文化艺术展现了黄土文化的浑厚淳朴。