太行山脉位于山西省与华北平原之间，是重要山脉和地理分界线。

在六亿年以前，太行山地区是一片汪洋大海，后来经过了频繁的地壳活动，地面上升下降，海水时进时退，当海退时，这里沼泽广布，气候温暖潮湿，生长着茂密的森林，因此形成了太行山区丰富的煤炭资源。

以后的一次次地壳活动，使太行山脉逐渐隆起。后又与东西的华北大平原断裂，形成太行东部陡峭、西部徐缓的地貌形态。

太行山脉位于山西省与华北平原之间，纵跨北京、河北、山西、河南4省、市，山脉北起北京市西山，向南延伸至河南与山西交界地区的王屋山，西接山西高原，东临华北平原，呈东北—西南走向，绵延400余公里。它是中国地形第二阶梯的东缘，也是黄土高原的东部界线。

约在240万年前开始大幅度隆起并逐渐形成。早在28亿年前，太行山地区被海水淹没，沉积了巨厚的碎屑岩、含铁硅质岩及碳酸盐地层，受五台运动和吕梁运动的影响，区内古老的地层普遍遭受褶皱、变质，并伴随有断裂和石英岩脉的侵入。至距今18亿年，形成了混合岩化的结晶基底岩层。

太行山北高南低，大部分海拔在1200米以上。2000米以上的高峰有河北的小五台山、灵山、东灵山、白石山，山西的太白魏山、南索山、阳曲山等。北端最高峰为小五台山，海拔高2882米；南端高峰为陵川的佛子山、板山，海拔分别为1745米、1791米。

自距今18亿年的吕梁运动以后，本区地壳进入差异升降阶段，并由此导致了海水的进退往复，分别形成了中元古代地台沉积盖层，以及上覆的古生界寒武、奥陶、石炭和二叠系地层。其中奥陶和二叠系为含煤地层。发生在中生代的燕山运动使太行山新华夏式褶皱带逐渐形成并发育太行山前深大断裂带。

太行山是黄土高原和华北平原的天然分界线。北宋时代杰出的科学家沈括看到太行山的山崖之间“怯怯御螺贝壳及石子如鸟卵者，横亘石壁如带”，经过研究指出：“此乃昔日之海滨，今东距海已近千里。”现代地质研究证实了他的论断。太行山崖间的螺蚌壳，显系古生代地层中的腕足动物或软体动物化石。

山西高原的河流经太行山流入华北平原，流曲深澈，峡谷毗连，多瀑布湍流。河谷及山前地带多泉水，以娘子关泉为最大。河谷两崖有多层溶洞，著名的有陵川的黄围洞、晋城的黄龙油、黎城的黄崖洞和北京房山的云水洞等。在太行山深山区河北省赞皇县，有世界最大的天然回音壁。

太行山年平均气温在10℃左右，气候条件与承德相近。1月份最冷，平均气温为-5℃，平均最低气温在-10℃左右；7月份最热，平均气温为23℃，平均最高气温在28℃上下，偶尔会出现高温天，但概率可以说是相当低。