โครงสร้างทางธรณีวิทยา ลักษณะภูมิประเทศมีความสัมพันธ์กับโครงสร้างทางธรณีวิทยา ได้แก่ บริเวณเทือกเขาที่ราบสูง ที่ราบ เป็นต้น ซึ่งการเกิดแนวเทือกเขาสูง นักธรณีวิทยาให้แนวคิดตามข้อสมมติฐานว่า เปลือกโลกประกอบด้วยผืนแผ่นธรณีขนาดใหญ่ๆ ที่เรียกว่า เพลต เทคโทนิกส์ จำนวนหลายแผ่นด้วยกัน เพลตเหล่านี้เคลื่อนที่ได้อย่างช้าๆ โดยอาจเคลื่อนที่ออกจากกันหรือเคลื่อนที่เข้าหากันจนชนกันแล้วอาจจะเกยกัน หรือเพลตหนึ่งมุดลงไปใต้อีกเพลตหนึ่ง
โครงสร้างทางธรณีวิทยา การเคลื่อนที่ของเพลตในลักษณะดังกล่าวทำให้เกิดภูมิประเทศเป็นเทือกเขา ภูเขาขึ้นในบริเวณส่วนต่างๆของโลกในช่วงระยะเวลาที่ต่างกัน การศึกษาครั้งนี้แบ่งลักษณะภูมิประเทศตามโครงสร้างธรณีวิทยาออกเป็น 3 ประเภท คือ 1. เทือกเขาในภาคเหนือ ภาคตะวันตก ภาคใต้ 2. ที่ราบภาคกลาง 3. เขตที่ราบภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
1. เทือกเขาในภาคเหนือ ภาคตะวันตก ภาคใต้ มีลักษณะเป็นแนวเทือกเขาที่ต่อเนื่องกันโดยตลอด เทือกเขาดังกล่าวต่อเนื่องมาจากเทือกเขาหิมาลัยที่โค้งมาทางใต้ โครงสร้างทางธรณีวิทยาซึ่งเป็นรากฐานของภูมิประเทศได้แก่ รอยคดโค้งที่วางตัวขนานกัน อายุของหินแกรนิตที่ดันตัวเป็นแกนของเทือกเขามีตั้งแต่ปลายมหายุคพาเลโอโซอิดจนถึงมหายุคซีโนโซอิก
1. เทือกเขาในภาคเหนือ ภาคตะวันตก ภาคใต้ เทือกเขาในภาคเหนือ ภาคตะวันตก และภาคใต้ ถือกำเนิดจากการเคลื่อนตัวของเพลต ที่เรียกว่า เพลตอินเดีย เคลื่อนเข้ามาหาเพลตเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยส่วนหนึ่งของเพลตอินเดียได้มุดลงไปใต้เพลตเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และดันให้เพลตเอเชียตะวันออกเฉียงใต้เกยสูงขึ้น กระบวนการนี้เป็นเหตุให้เกิดทิวเขาสูงๆ ขึ้นในคาบสมุทรอินโดจีน รวมทั้งประเทศไทย
1. เทือกเขาในภาคเหนือ ภาคตะวันตก ภาคใต้ ผลของการเคลื่อนตัวของเพลตอินเดียและเพลตเอเชียตะวันออกเฉียงใต้นอกจากจะทำให้เกิดภูเขาสูงในประเทศไทยแล้ว ยังก่อให้เกิดการทรุดตัวเป็นแอ่งเปลือกโลกขนาดใหญ่ขึ้นในภาคกลางและอ่าวไทย รวมทั้งการยกตัวขึ้นเป็นที่สูงในภาคตะวันออกเฉียงเหนือด้วย
1. เทือกเขาในภาคเหนือ ภาคตะวันตก ภาคใต้ แผนที่แสดงลักษณะภูมิประเทศ
2. ที่ราบภาคกลาง การเกิดรอยเลื่อนขนาดใหญ่ของเปลือกโลกทำให้บริเวณภาคกลางของประเทศไทยต่อเนื่องไปถึงอ่าวไทย เกิดการทรุดตัวกลายเป็นแอ่งเปลือกโลกขนาดใหญ่ แอ่งเปลือกโลกนี้เกิดตอนปลายมหายุคมีโซโซอิกต่อเนื่องกับมหายุคซีโนโซอิก สันนิษฐานได้จากตะกอนที่ทับถมอยู่ในบริเวณนั้นซึ่งมีอายุตั้งแต่ยุคเทอร์เชียรีเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน รวมทั้งพบแหล่งน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติที่เกิดในยุคเทอร์เชียรีก็พบในบริเวณนี้ด้วย
2. ที่ราบภาคกลาง การเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา การทับถมของตะกอน การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเลมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของชายฝั่งทะเล จากการศึกษาทางโบราณคดีพบว่าเมืองโบราณหลายแห่ง เช่น อู่ทอง นครปฐม ซึ่งปัจจุบันอยู่ห่างจากทะเล เคยเป็นเมืองที่ตั้งใกล้ชายฝั่งทะเลมาก่อน โดยมีร่องรอยของคูคลองที่ขุดจากเมืองเชื่อมโยงออกสู่ทะเลได้ แสดงให้เห็นว่าแนวของชายฝั่งทะเลอยู่ลึกเข้าไปในผืนแผ่นดินมากกว่าในปัจจุบัน
3. เขตที่ราบภาคตะวันออกเฉียงเหนือ การทรุดตัวของแอ่งเปลือกโลกในภาคกลางและอ่าวไทย เกิดขึ้นพร้อมกับการยกตัวสูงขึ้นของเทือกเขาในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ที่เรียกกันว่า ที่ราบสูงโคราช ซึ่งลักษณะเป็นขอบชันด้านทิศตะวันตกและทิศใต้ และค่อยๆ ลาดลงเป็นแอ่งบริเวณตอนกลาง แอ่งบริเวณตอนกลางนี้แยกออกเป็น 2 แอ่ง โดยมีเทือกเขาภูพานเป็นแนวกั้น แอ่งทางด้านเหนือ เรียกว่า แอ่งสกลนคร ส่วนแอ่งทางด้านใต้เรียกว่า แอ่งโคราช
3. เขตที่ราบภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ก่อนการยกตัวขึ้นเป็นที่สูง ภาคตะวันออกเฉียงเหนือเคยเป็นแอ่งเปลือกโลกขนาดใหญ่มาก่อน และมีการทับถมของโคลนตะกอน ซึ่งต่อมากลายเป็นหินชั้นในยุค จูแรสสิกและยุคครีเทเชียส เรียกชื่อว่าหมู่หินโคราช ประกอบด้วย ชั้นหินกรวดมน หินทราย และหินดินดาน เป็นต้น จากนั้นมีการทับถมของชั้นเกลือหินสลับกับหินตะกอนรวมกันเป็นชั้นหนา ชั้นเกลือหินนี้เป็นทรัพยากรและเป็นต้นเหตุสำคัญทำให้เกิดน้ำและดินเค็ม