鄂尔多斯盆地的地质历史
这是华北地台基底的发育时期。35亿年来，整个华北地区仍处于深海环境。早太古代，由于地壳薄，地幔物质上涌，火山活动非常频繁和活跃。形成大量拉斑玄武岩、钙碱性火山岩、火山碎屑岩等中碱性火山岩。
在强烈造山作用的影响下，这些沉积物发生了多次褶皱、隆升和增厚，并在高热流作用下发生了高温变质作用。多期变质变形的叠加，使这些古老岩石以花岗岩-片麻岩穹窿构造的形式出现，并伴有深成混合花岗岩，在晚太古代为一套含科马岩的绿岩建造。
经过太古宙早期集宁旋回的火山-沉积-变质作用和太古宙晚期乌拉山旋回的火山-沉积-变质作用，几个不相连的初始陆核-岛链硅镁质和硅铝质陆块最终增生、扩张并焊接成一体，奠定了华北地台基底的雏形。(2)早元古代华北地台的形成
这一时期的火山沉积作用发生在现今鄂尔多斯高原北部的乌拉山、大青山和色腾山地区，主要由一系列海相镁铁质拉斑玄武岩、钙碱性火山熔岩、正常碎屑岩和碳酸盐岩组成，具有典型的绿岩建造。同时，太古宙古陆边缘也发生了沉积作用，为一套海相火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩。
早元古代末，色尔腾山运动导致地壳增厚、固结和克拉通化。伴随构造运动的岩浆活动基本上巩固稳定了华北地台，形成了西部的阿拉善地台，东部的山西地台，北部的白云鄂博，甚至更远。(3)中、晚元古代盖层发展阶段
盖层沉积是指地台古结晶基底形成后，其上沉积了一套相对稳定的正常陆源碎屑岩建造，火山活动不发育。由于有古生代地层和巨厚的中、新生代地层的覆盖，鄂尔多斯地块中、晚元古代是否有盖层沉积，至今不得而知。但根据贺兰山地区的黄旗口群和王全群、扎尔泰山地区的扎尔泰山群和白云鄂博地区的白云鄂博群的分布特征，这一时期的盖层沉积仅限于这些地区，因此推测鄂尔多斯地块下可能没有中、晚元古代的沉积。(4)古生代-陆缘海相沉积
这一时期，鄂尔多斯陆块为陆表海沉积环境，海水来自华北海和祁连海。早元古代末古陆形成后，该区地貌已被准夷平，大陆地壳经长期侵蚀后稳定。早古生代，该地区下降为浅海盆地并接受沉积。早寒武世龙王庙期沉积碎屑岩建造，相当于华北馒头期，东胜隆起(即乌兰格隆起)位于东胜地区。当时气候干热，海水浅，盐度高。沉积物形成紫色砂岩和页岩，白云石通常含有石膏和石盐假晶。中寒武世，海侵扩大，形成碳酸盐岩建造。晚寒武世海退导致潮坪碳酸盐岩的形成。本区陆表海的沉积岩相构成了一个完整的海侵-海退沉积旋回，是典型的台地盖层沉积。中晚寒武世良好的生态环境使大量三叶虫和腕足动物得以繁衍。晚寒武世短暂海退后，早奥陶世全区发生大面积海侵。
刚开始海水较浅，气候炎热，形成蒸发环境；后期海水较深，生物开始繁盛，主要有头足类、腹足类和腕足类。早奥陶世晚期，北海和祁连海在本区沟通。中加里东运动的第一幕(早期)发生在早奥陶世马家沟末期，使鄂尔多斯地块抬升形成海退，导致该区中奥陶世缺失。中奥陶世末期，区内发生了中加里东运动第二幕(晚期)，华北地台大面积隆升，造成大面积海退，整个地区成为剥蚀区，从而使华北地台缺乏晚奥陶世、志留纪、泥盆纪和早石炭世的沉积。中石炭世，鄂尔多斯地区经过长期侵蚀，海水再次侵入，形成了中石炭世本溪组浅海碎屑岩碳酸盐岩地层，本溪组底部常发现山西式铁矿和高铝粘土。在晚石炭世，该地区的海水不时入侵和后退，形成了上石炭统的沉积建造。早二叠世，鄂尔多斯地块为近海平原沉积环境，平原上有河流、湖泊和沼泽相的含煤沉积建造。(5)中新生代发展阶段——坳陷盆地
1中生代早期——鄂尔多斯盆地开始发育。
鄂尔多斯地区早三叠世为干热气候，植被不发育。主要由河流和湖泊相的红色细碎屑岩组成，沉积物主要为砂岩和泥岩。这里的爬行动物繁盛，主要是蜥脚类、鄂尔多斯兽、哈珍兽等四足爬行动物。中三叠世，盆地东缘沉积红色砾岩和泥岩。中部沉积灰绿色泥岩，局部有煤层，植物日盛，主要是肋木和雪松。爬行动物在中国以Kenji beast为代表。中三叠世末期，发生了印支运动的第二幕，造成了中、晚三叠世地层的不连续。盆地北部上升，晚三叠世地层缺失，西缘坳陷继续下沉，盆地中心开始下沉。鄂尔多斯地区开始全面进入典型的内陆盆地发展时期。晚三叠世，除北部外，其他地区沉积灰绿色泥岩，局部地区有煤层。盆地边缘沉积厚度仅为100米，盆地中部最大沉积厚度为300米，而西部桌山地区最大沉积厚度为1.800米。可以看出，盆地凹陷的中心在西部地区。植物发育于晚三叠世，形成了以延长植物群为代表的区域性植物群落。晚三叠世末，发生印支运动第三幕，盆地曾一度隆升，造成上三叠统部分地层剥蚀。
2中生代晚期——鄂尔多斯盆地的鼎盛时期，恐龙从兴盛走向灭绝。
早、中侏罗世，鄂尔多斯盆地为一套陆相沉积。早侏罗世中晚期，仅在准格尔旗南部沉积了一套厚度超过百米的陆相碎屑岩沉积——富县组。中侏罗世，盆地处于温暖湿润的亚热带气候，植被发育，有一套自西向东逐渐变薄的含煤砂质沉积物。早、中侏罗世植被丰富。侏罗纪早期为栅蕨-栅蕨植物群；中侏罗世为球果蕨-假球蕨植物群；此外，还有银杏、针叶树和苏铁。在动物界，有鱼类、贝类、介形类等生活在河流和湖泊中。
燕山运动第二幕发生在中侏罗世末期，造成中下侏罗统强烈褶皱和断裂，将鄂尔多斯地台坳陷抬升为剥蚀区。白垩纪初，鄂尔多斯盆地衰落，全区大部分地区接受早白垩世沉积，形成早白垩世沉积地层志丹群(今称伊金霍洛组)。早期为河湖相红色碎屑，后期为砂质泥质湖相，总厚度1000多米。沉积中心位于盆地北部，是一个由北向南延伸的箕状盆地，盆地东部已退至东胜地区。早白垩世中期，盆地开始萎缩，东胜组为红色碎屑沉积建造。早白垩世晚期，鄂尔多斯盆地整体隆升，湖水退缩，湖岸干涸。晚白垩世，盆地成为剥蚀区。早白垩世，鄂尔多斯盆地以湖泊和河流为主，植物茂盛，动物种类多样。爬行动物主要是恐龙和海龟，鱼类、水生软体动物、蛛形纲动物和介形类动物也非常繁荣。(6)新生代-现代地貌形成
该区古近系主要由河流和湖泊含石膏的红砂岩和泥质碎屑组成。鄂尔多斯盆地始新统开始衰落，渐新统盆地西部沉积物分布广泛，主要为一套含红色石膏的沉积建造，新近系不太发育。渐新世动物群丰富，主要是种类繁多的哺乳动物——雷兽、巨犀、两栖犀等。盆地东部无古近系，仅发现上新世沉积地层，岩性为红色泥岩、砂质泥岩夹泥灰岩和灰色结核，底部为小厚度角砾岩，厚度50-100米，为湖相和河流相沉积。哺乳动物主要是犀牛、独角犀、鹿角和三趾马。古近纪和新近纪也是被子植物繁盛的时期，以杨、柳、榆、玉兰、核桃为代表。
第四纪主要是人类的出现，有很多冰期。在鄂尔多斯南端的萨拉乌苏地区，晚更新世有河流相的粉砂和粘土沉积，其中可见人类化石、旧石器化石以及大量伴生的哺乳动物化石和鸟类化石。人类化石命名为“河套人”，哺乳动物命名为“萨拉乌苏动物群”，主要有那马象、斑点狗、狼、鹿、毛犀牛、野马、野驴、河套大角鹿等。
综上所述，鄂尔多斯陆块的地质发展史经历了几个主要时期，太古代以来各个时期的构造活动对陆块的发生和发展产生了不同程度的影响。从这个陆块发生发展的整个历史过程来看，鄂尔多斯陆块经历了古结晶基底岩系的发育和古生代盖层的沉积，最后由于喜马拉雅运动的影响，陆块整体抬升，形成了新的高原地貌。