La meseta, cuyo basamento cristalino corresponde al macizo Patagónico, considerado en su mayor parte de la era Paleozoica, es producto de los continuos movimientos epirogénicos, seguidos de transgresiones y regresiones marinas, así como también fue afectada por el movimiento terciario, que provocó fallas, dislocaciones y la deposición de grandes coladas de basaltos; se halla cubierta por sedimentos marinos, continentales y rocas de origen volcánico, y en muchos sitios por los llamados "rodados patagónicos", de posible origen glaciar; rematando en el mar Argentino en una costa acantilada que supera los 80 metros de altura.
Varias mesetas se destacan en el territorio, como las de Montemayor, Pampa de Salamanca, Pampa del Castillo y Pampa de Gastre. Dentro del relieve se distinguen además las terrazas fluviales, que se desarrollan entre el cauce de los ríos y las mesetas; los valles, que siguen una dirección predominante de Oeste a Este y que pueden presentar varios metros de profundidad y están recorridos por ríos alóctonos; y los cañadones, que son antiguos valles fluviales de fondo chato, algunos llevan aguas temporariamente.

Entre los bajos se destacan las depresiones de Valdés, en la península homónima, de 40 m bajo el nivel del mar, y la de Sarmiento, ocupada por los lagos Musters y Colhué Huapi; otras zonas deprimidas suelen estar ocupadas por salinas o lagunas temporarias.
Un grupo de sierras que se extiende con una dirección Norte-Sur, al Oeste del meridiano de 69° O, e integrantes del Sistema de los Patagónides, de la era Mesozoica, interrumpe la meseta, extendiéndose hasta casi los 46° S. Se presentan las sierras de Taquetrén, Tecka, del Telégrafo, Buen Pasto, San Bernardo, cuyas alturas en general, no superan los 1.300 metros.