Malatya il alanı, Alp kıvrımlaşması sırasında şekillenmiştir. Daha sonra III. za­manın sonları ile IV. zamanın başlarında ortaya çıkan tektonik hareketler sırasındaki kırılmalarla kimi kesimleri yükselmiş, ya da çökmüştür. İl alanında çok şiddetli bir aşınma olmuş, çöküntü alanları alüvyonlarla dolmuştur.
Başta Malatya Ovası olmak üzere, ilin öbür ovaları bu gelişmelerle ortaya çık­mıştır. Malatya topraklarında, IV. zamanın başlarında volkanik hareketler yoğunlaşmış, yüzeye çıkan lavlar çevreye yayılarak çukur yerleri doldurmuş ve yüksek plato düzlükleri oluşmuştur.
    Malatya Ovası, yükseltileri 1500 metreyi aşan dağ sıraları ve platolarla çevrili geniş bir çöküntü alanıdır. İl merkezi ile Malatya Torosları (Beydağlan) ve Fırat Vadisi arasındaki alanda, IV. zamanda taşınarak oluşmuş eski alüvyonların altın­da, III. zaman yaşlı gabro ve granodiyoritler uzanmaktadır.
   İl alanının güneybatı ve batısında III. zaman neojen kalkerleri egemen durumdadır.
50-60 metre kalınlıkta yatay tabakalar oluşturan aynı yaştaki konglomeralar, Tohma, Sultansuyu ve Kuruçay vadilerine doğru sokulurlar.
   Malatya'da hemen hemen tüm toprak türlerine rastlanır. Büyük kesimi dik eğimli ve dağlık olup erozyon nedeniyle sorunlu bir topraktır.