Уральские горы, составляющие стержень района, протянулись по меридиану 60 в. д. более чем на 2 тыс. км от берегов Карского моря до реки Урал.
Орографическим и геологическим продолжением Уральских гор на севере являются острова Новая Земля и Ваигач, а на юге — горы Мугоджары в соседнем Казахстане. Про Уральские горы нередко говорят, что это старые, сильно разрушенные горы. На самом деле это не совсем верно. Старыми являются породы, слагающие горы, в большинстве своем они имеют палеозойский и более древний возраст. Сам же горный рельеф — это результат новейших тектонических поднятий.
Наиболее интенсивными были поднятия на Северном и Южном Урале, там высоты достигают 1500 м. В районе Южного Урала горные цепи расходятся подобно вееру. Абсолютная высота округлых вершин Среднего Урала не превышает 600—800 м. Во время поднятии по разломам в земной коре к поверхности хлынули потоки магмы, сопровождавшиеся метаморфизацией горных пород, образованием руд и многочисленных минералов. А еще до того, в мезозое, первые Уральские горы были разрушены, размыты и на поверхности оказались сказочные богатства рудных полезных ископаемых и драгоценных минералов. С палеозойскими известняками связано широкое развитие карстовых процессов, приведших к образованию крупных пещер. Кунгурская пещера в Пермской области длиной 5.6 км — одна из самых больших в стране, состоит из четырех ярусов (этажей) и 58 ледяных гротов. В этой пещере находится около 60 озер Поэтому не случайно Урал славится драгоценными и полудрагоценными, а также поделочными камнями: аквамаринами и александритами, гранатами и сапфирами, изумрудами и рубинами, топазами и горным хрусталем, малахитом и яшмой. Особенно богаты рудными полезными ископаемыми восточные склоны Уральских гор, сложенные магматическими породами. На открытых здесь месторождениях руд черных и цветных металлов закладывалась и развивалась промышленность Урала. Железные, медные, хромовые, никелевые, цинковые, кобальтовые, алюминиевые руды, золото, платина — вот далеко не полный список «кладовой» Восточного Урала.
Геологическое строение определило особенности размещения полезных ископаемых и в западных предгорьях Урала. Здесь длительное время происходило опускание земной коры. В накопившейся толще осадочных пород содержатся полезные ископаемые осадочного происхождения: калийные и поваренные соли, известняки, огнеупорные глины, пески, угли. Там же эксплуатируются нефтяные и газовые месторождения, которые вместе с месторождениями Поволжья образуют Вол го-Уральский нефтяной район.