鄂尔多斯高原历史上是蒙古族鄂尔多斯部落聚居地域，其范围为黄河河湾的长城以北地域。一般指内蒙古阴山以南部分，它的西、北、东三面为黄河所围绕，南部与陕北和宁夏黄土高原接壤，北纬37°20′~40°50′，东经106°24′~111°28′。行政区划包括内蒙古自治区伊克昭盟全境，乌海市海渤湾区，陕西省神木、榆林、横山、靖边、定边5县的北部风沙区，宁夏回族自治区的盐池、灵武两县的部分地域和陶乐县全境。总面积12万余平方千米。鄂尔多斯高原的伊克昭盟东部是蒙古族、汉族混居的区域，西部为蒙古族分布区，南部以汉族为主，西南部为蒙古族、回族混居区域。境内主要城市为陕北的榆林市，内蒙古伊克昭盟的东胜市和西部的矿业城市乌海市。
高原海拔大部分为1300~1500米，东部的河谷部分在1000米以下，高原顶面个别地区达1600米以上，西北部桌子山自北向南伸延，主峰桌子山海拔高达2149米。鄂尔多斯流沙和“巴拉”（蒙古语的固定、半固定沙丘）分布广泛。
高原位于温带季风区西缘，年均温6~8℃，年均降水量150~500毫米，集中于7~9月，降水变率大，自东南向西北愈趋干旱，降水自东南缘450~520毫米，依次下降到西北缘的150毫米以下，风向除西南部全年以偏西风为主外，冬天以西北风为主，夏天以东南风和西南风为主。无霜期130~170天，10℃以上活动积温2500~3200℃。
土地利用方面，黄河沿岸以及地势较低的河谷适合葡萄、杏、山楂、枣等的栽培，以灌溉农业为特点。中西部砂质高地，牧业占绝对优势。桌子山是石质山地，放牧羊、牛等牲畜。东南部凹地以广种薄收为特色。东部沟谷的黄土丘陵地，农耕历史久，是旱作农业类型。由于过去不合理开垦，过度樵采和放牧，大片沙区中的固定巴拉日益沙化为流沙，原无大片沙地分布的高原中部亦出现沙化现象。
高原面积80%的地下埋藏煤炭，储量达1050亿吨。