志丹地处陕北黄土高原丘陵沟壑区。洛、周、杏三条河流由西北向东南纵贯全县。地势依河川流向由西北向东南倾斜。海拔1093～1741米。西部纸坊乡的郭大梁海拔1741米，是全县最高点；西南部永宁乡的马老庄洛河出境处河床海拔1093米，是全县最低处，相对高差648米。

志丹地貌属以梁峁为主体的黄土梁峁丘陵沟壑区。由于长期的侵蚀作用，特别是水蚀切割，形成本县地貌的显著特点是：地表支离破碎，梁峁密布，沟壑纵横，山高坡陡，河谷深切，基岩裸露。沟间地占全县总土地面积的40%，沟谷地占60%，其中，川台地仅占沟谷地的1.5%。山大沟深，割切深度200米。梁窄坡陡，梁顶到谷缘的背坡较平缓狭长，阳坡短而陡立。谷缘线以下黄土壁立，崩塌普遍，滑坡、泻溜也常有发生。河沟呈“V”字形。

本县地貌可划分为两大类型：

黄土梁状丘陵沟壑区 主要分布在迄于张渠乡东缘，经杏河镇，折纸坊乡，趋永宁乡至洛河出境处的东北至西南的广大区域。包括金鼎、吴堡、旦八、义正四乡镇的全部，张渠、顺宁、纸坊三乡的大部，杏河、永宁二乡镇的一部分，约占县境的三分之二。属白于山、子午岭的延续部分。以梁状丘陵沟壑为主，接近河流处有少量的黄土山峁。地势较高，海拔1400～1600米。梁顶较窄，梁坡宽展。尤以纸坊乡西部梁地较宽，约一二百米至四五百米。形如猪背，长度多为三四公里或数十公里。坡度一般为3～5度，至谷缘处坡度增至20～30度。植被较差，现代侵蚀急剧，水土流失严重。梁地间的冲沟、切沟下切强烈。相对切割深度达七八十米至一二百米，呈“V”字形。

黄土梁峁状丘陵沟壑区 主要分布在黄土梁状丘陵沟壑区的东部。包括张渠、顺宁、纸坊三乡的少部，侯市、周河、保安、双河四乡镇的全部，杏河、永宁二乡镇的一部分，约占县境的三分之一。海拔1300～1600米。以梁为主，梁顶间或有大型的孤立峁，靠近主分水岭处，以宽梁长梁居多，愈向沟谷，切割宽度愈大，短梁和薄梁居多。宽梁顶平坡缓，坡度小于5度。窄梁呈鱼脊形，梁坡达15～30度。梁峁形状、走向由下伏基岩特征决定。坡度多为3～5度，大至8～10度，坡折明显，坡折线下至谷缘坡度变动于10～30度。梁、峁、坡多辟为梯田。面蚀、细沟、浅沟侵蚀强烈，谷缘的冲沟、干沟、河沟深切，滑坡、泻溜、崩塌普遍。

河谷阶地 境内杏、周、洛河及其较大支流，普遍发育成冲积阶地。一级地相对高出河床3～10米，阶地堆积物下多石砾层，海拔在1093～1200米之间，面积较大而连片。二级阶地一般高出河床15～25米，其上部黄土覆盖的薄厚阶面相差可达一二十米，由于切深侵蚀，将二级阶地分割成条块状。

梁峁沟壑 分布于除河谷阶地和西南部永宁、义正两乡的土石山地外的大部分地区。海拔一般在1450～1650米之间。北部的张渠、顺宁、纸坊、金鼎等地区，以峁和短梁峁为主；中部的旦八、吴堡、双河、周河等地区以梁为主，梁顶间或有大型孤立峁，沟谷密度大，侵蚀严重，坡呈鱼脊形，地形特点比较明显。梁的走向大致是西北至东南走向或南北走向，且西北面长而平缓，东南面短而峭立。梁峁之上多耕地。

土石山地 包括子午岭北坡的永宁、义正两乡的部分地区，海拔大都在1300～1500米之间，山梁基岩裸露，岭谷交织，呈波状起伏，天然次生林茂密，植被好，侵蚀较弱。