由于降水少而多大风，故风沙地貌发育。主要地貌类型有流动沙丘（坨子）、缓起伏沙地（漫沼）、丘间低地（甸子）及河流冲积形成的沙质平原。坨、沼、甸、湖并存是科尔沁沙地西部地区的重要特征。沙地地表由松散的第四纪沉积物组成，下部多为冲积、洪积相砂砾层，丰富的沙质沉积物为风沙地貌的发育提供了物质来源。坨、沼等地貌类型为河流沉积物就地风蚀风积而成，其分布与河流故道和常年盛行风向密切相关。在地表细砂物质吹走的地方常常形成风蚀洼地，当风蚀作用达到潜水层时则形成风蚀湖泊或湿草甸。由于年蒸发量大于降水量，次生盐渍化发育，在洼地及湖泊周围出现盐斑或碱斑，甚至形成咸水湖、碱甸子。
科尔沁沙地水分条件较中国北方的其他沙地为好，有利于植物生长，植被覆盖率一般达20％～40％。大部分沙丘为固定或半固定，流动沙丘仅占10％。固定沙坨地植被以蒿类草原和禾草草原占优势，成为良好的放牧场。流动沙坨地植被主要为黄柳灌丛、锦鸡儿灌丛、沙蒿、砂米等。在河流沿岸高地及湖泊周围高地，透水条件良好的地方形成典型的榆柳稀树草原景观，生态条件良好，利于农牧，历史时期人类活动场所多选择在类似的地区。
风积砂母质上发育风砂土，广泛分布于科尔沁沙地。河谷阶地、河漫滩及地势低洼处发育草甸土、沼泽土，部分地区有盐碱土发育。≥10℃积温为3000℃～3100℃，旱作农业以春小麦、玉米、高梁、谷子为主，沿河谷阶地、河漫滩有少量水稻种植。近年由于农牧业过度使用土地，土地沙化面积逐渐扩大，属于生态环境最为脆弱的地区。
黄土台地、黄土丘陵景观
位于沙地景观区的西、南、北三面，与中高山地景观区毗邻，地势平坦低缓。其南部以七老图山、努鲁儿虎山与冀辽山地分界，北面一直延伸到大兴安岭山前地区。
本景观类型属中温带和温带半干旱气候，与暖温带半湿润气候的分界处大体在努鲁儿虎山、七老图山一线。暖温带褐土带的北缘大致由宁城县南必斯营子至敖汉旗汤梁，再向东延至宝国吐一带。
地貌类型以黄土丘陵、黄土台地为主，山地主要分布于翁牛特、赤峰、喀喇沁、宁城的西部及敖汉东南部。海拔高度由西南向东北降低，赤峰地区南部为600～800米，通辽地区南部降至300～500米。相对高度多在30～100米。由南向北，自西向东表现为黄土丘陵、黄土台地的变化特点。黄土丘陵坡度较大，坡面5°～10°；黄土台地比较平缓，台面3°～5°。黄土丘陵和黄土台地是现在主要的旱作农业地区，老哈河沿岸谷地是水稻的主要种植区。≥10℃积温为2600℃~3200℃，能满足玉米、高粱、谷子等喜温作物的需要。年降水量自东南向西北减少，至大兴安岭山前地区，降水量又复增加。新惠镇以东为400—460毫米，敖汉旗中部、赤峰及翁牛特旗西半部，仅有320~380毫米。风力作用比较明显，大风（≥8级）日数，多数地区为50~60天／年，北部的河谷地区已出现沙化现象。
黄土丘陵及黄土台地的植被为典型草原，建群植物为旱生禾草及小半灌木，有本氏针茅、冰草、隐子草、达乌里胡枝子、百里香等。石质坡地上混生较多的铁杆蒿。山地植被由次生林、灌丛和草甸草原群落构成，次生林主要为白桦、山杨和蒙古栎等。
土壤以栗褐土为主，成土母质为第四纪黄土状沉积物。栗褐土是赤一宁盆地的主要农耕土壤，成土条件介于南部褐土和北部栗钙土之间，体现出森林土壤向草原土壤过渡的特点。山地则发育棕壤和灰褐土。
老哈河是流经本区的重要河流，发源于宁城县西南黑里河上游川谷，自西南向东北纵贯赤一宁盆地，至大兴马地堡以东与西拉木伦河汇合。主要支流有黑里河、英金河、蹦河、羊肠子河等。
中高山地景观
本类景观位于黄土台地、黄土丘陵的西部外围地区，主要由南部的冀辽山地景观和北部的大兴安岭山地景观两个景观单元组成。
（1）冀辽山地
位于研究地区的南部，由冀北山地、辽西丘陵两个部分组成。冀北山地西起大马群山，东到七老图山，西北与内蒙古高原相接，南部以燕山山脉为界；辽西丘陵则指努鲁儿虎山以南，燕山以北，医巫闾山以西的地区。
冀辽山地景观类型的东部地势较低，主要为低山丘陵，西部地势较高，海拔2000以上的中山较多。由于处于东西向阴山构造带与新华夏系构造带的交界处，东西向构造、北北东向构造、北东向构造和北西向构造都有表现。
辽西丘陵地区以低山丘陵为主，受北东向构造控制，形成三列北东——南西向的平行岭谷，自东南向西北逐渐升高。位于最东面的一列为医巫闾山，是由震旦纪的岩层和花岗岩组成的低山丘陵；第二列是黑山岭，又称松岭，是辽西山地的主要山脉，南起山海关，北达北票以北，长约100公里，宽约80公里，海拔大部在1000米以下；第三列山岭是努鲁儿虎山，为大凌河与老哈河的分水岭，也是赤一宁盆地与辽西丘陵的分界线。
冀北山地则由中山、低山和丘陵组成，一般海拔在1 000米以上，河谷则在500米左右，形成河谷盆地，如承德、平泉、滦平等河谷盆地。受北西向构造控制，河流水系亦呈北西一南东向或北南向分布，如滦河、潮河、兴州河、伊玛图河、伊逊河等。在河流切穿南部燕山山脉的地方往往形成峡谷，成为燕山南北地区的交通孔道，如著名的古北口、喜峰口二口，就是潮河、滦河切穿燕山山脉而形成的。
辽西丘陵、冀北山地南部地区属于暖温带半湿润地区的北界，年平均降水量600～700毫米，≥1O℃积温约3000℃，冬小麦基本不能生长，农作物以春小麦、玉米、高粱、谷子、莜麦、马铃薯等旱生作物为主，河谷低地有少量水稻。受积温影响，玉米、高粱等喜暖作物集中于南部地区，向北则以谷子、莜麦、燕麦、马铃薯等作物为主，为一年一熟制地区。地带性植被为松栎林构成的针阔混交林，落叶阔叶林以栎、桦、杨为主，针叶林则主要由油松、云杉、华北落叶松组成。地带性土壤为褐土，在辽西地区，山麓地带分布淋溶褐土，低山广泛分布棕壤。冀北山地的褐土分布上限一般为1000米左右。
（2）大兴安岭南段山地
主要由大兴安岭南段山地？翁牛特西部山地构成，南与冀北山地相邻，东南则与黄土台地、黄土丘陵景观相接。
大兴安岭为典型阶梯状上升的山地，由于东西两侧断块掀斜不对称隆起，两侧地貌特征亦很不相同。山岭东侧呈明显的阶梯状，从中山、低山、丘陵、台地过渡到山麓平原。河谷深切，水流湍急，多高山峡谷地形。山岭西侧则地形起伏平缓，与内蒙古高原相接。高大的大兴安岭山体构成一条重要的地貌？气候界线，受地形影响，西北麓降水量较东南麓少，年平均397毫米，温度亦较少，年均温1．6℃，≥10℃积温只有1505℃，土地利用方式以游牧业为主，农业较少。
大兴安岭东南麓山前一带，由于山地阻挡作用，降水量较多，年平均350～400毫米，年均温也较高，为2．4℃。≥10℃积温有2000～2400℃，可以种植玉米、高粱、谷子等旱作植物，土地利用方式以农业为主，有少量游牧业。植被以多年生禾草干草原为主，发育栗钙土，为本区主要的地带性土壤类型，广泛分布于大兴安岭山地东南麓山前低山丘陵、河谷平原地区，为当地农牧业主要利用的土壤类型。
位于南部的翁牛特西部山地，海拔1400~2000米，以中山为主，年均温0．5℃≥1O℃积温有1279℃，年平均降水量538．5毫米，为华北落叶松与桦杨林组成的针叶阔叶混交林，发育黑钙土、棕壤和山地黑土。
由于风蚀作用强烈，大兴安岭东南侧的风沙地貌发育，以流动沙丘为主，沙丘沿富沙源物质的河谷地区分布，形成所谓廊道式沙带。西拉木伦河、查干木伦河、乌尔吉木伦河的迎风坡一侧为流沙披覆地区，沙丘分布与河流走向基本保持一致。
兴隆洼景观
燕山以北地区从新石器时期到铜石并用时代的考古文化，就目前的考古发掘工作看，有小河西文化、兴隆洼文化、赵宝沟文化（还可能包括富河文化）、红山文化、小河沿文化和颇有争议的富河文化。根据14C测年数据及考古类型学研究，小河西文化、兴隆洼文化出现的时间最早，赵宝沟文化其次，红山文化的时间略晚一些，小河沿文化出现的时间最晚。除了最早的小河西文化和时间偏晚的小河沿文化以外，其他几种新石器文化，即兴隆洼文化、赵宝沟文化、红山文化，包括偏北分布的富河文化，基本上均以饰横压竖排、竖压横排或两种方式组合的之字纹筒形罐为各自陶器群的主要特征。因此，按照陶器器型与纹饰的特点，可以将这几种文化视为同一文化系统，即流行“之字纹”的文化系统。这个文化系统与后来当地青铜时代流行绳纹的文化系统判然有别。
“之字纹”文化系统的发展与盛行时期是在8000～5000aBP（距今），历兴隆洼文化、赵宝沟文化，至红山文化时期达其鼎盛阶段。之后，这个文化系统趋于消亡。“之字纹”文化系统稳定、持续地发展了大约三千年，形成与中原地区有鲜明差别的区域考古文化序列。在这个文化系统内部，在不同的发展阶段上，考古文化的空间分布、聚落规模和形态、土地利用方式与生产工具特点、日常生活用具的组合等方面都表现出各自不同的特点。反映出不同时期，在不同生产力水平和不同的自然条件下，人与周围自然环境之间的相互作用关系。
根据14C测年及考古类型学研究，兴隆洼文化是已知燕北地区诸考古文化中最早的一种。1985年首次发现于赤峰市敖汉旗宝国吐乡的兴隆洼村，随后在赤峰市林西县白音长汗和阜新市查海都发现了这类文化的典型遗址，经过考古发掘确认了这种早期的新石器文化。
由目前公布的兴隆洼文化C测年数据看，兴隆洼文化最早的年代是7470±115aBP，最晚的年代是5 600±170aBP，排除测年数据中明显偏晚的数据之后，将兴隆洼文化？发展时？定在7500~6500sBP是比较合适的。
兴隆洼文化的代表陶器群是一些直腹、鼓腹和斜腹罐，厚胎夹砂，红褐、灰褐或黄褐色，皆手制。工艺粗糙，火候低而不匀，反映出前期制陶技术的特点。陶罐表面装饰一种非常有特点的三段式纹饰：口沿下为数道或十数道凹弦纹，其下有一周附加堆纹或其他纹饰，再下则为主体纹饰，为压印纹或坑点状戳印纹，其中一种竖压横排之字纹最具代表意义，是目前所知最早的线形之字纹，与年代相当的中原文化中流行的绳纹形成鲜明对比。
总的来看，无论是年代早一些的兴隆洼遗址，还是年代晚一些的白音长汗遗址，出土的陶器群器形比较单一缌主要是？种夹砂陶罐，而且制作工艺不高，表现出早期考古文？的原始性。兴隆洼文化遗址时代早而规模大，目前经过考古发掘的兴隆洼、白音长汗、查海三个典型的兴隆洼文化聚落遗址都证明了这一点。其中以首次发掘的兴隆洼遗址代表性最突出。
兴隆洼遗址位于兴隆洼村东南平缓的黄土丘西缘，相对高度约20米。这一新石器文化聚落遗址沿着黄土坡的西南缘整齐地分布。原来的半地穴房址由于被耕地扰乱而形成了？个一个的“灰土圈”，这些“灰土圈”呈东南一西南？向排列，由东南向西北约有十一二排房址，每排房址数目不等，长者有十几间，短者有七八间，每排房址之间是非常规整排列的灰坑。这个聚落中的房址约有一百多间，皆半地穴式，圆角方形或长方形，无门。聚落四周有围沟环绕，东北一西南长183米，东南一西北宽166米，沟宽约1．5～2米，深0．55～1米，整个遗址面积有1万多平方米，是一处精心选址、有周密规划的大规模新石器时代的居住遗址。遗址选择在黄土丘的西南坡，背风向阳，西南侧有泉水出露，是一处理想的居住点。
白音长汗遗址同样反映了兴隆洼文化聚落规模大和精心布局的特点。白音长汗遗址位于林西县双井乡白音长汗村南，西拉木伦河北岸的黄土台地上。聚落选择在台地东侧，东临小河，是当时居住者的主要水源。从发掘的23座房址看，聚落分成南北两区，相距约40米。北区保存较好，17座房址依坡势呈三排分布，布局规则有序，房址平面呈方形或长方形，半地穴式，面积在二三十平方米至七八十平方米之间，有门，皆朝东北。有围沟环绕。
查海遗址虽然在本研究地区之外，仍不失为对比研究的材料。查海遗址位于阜新蒙古族自治县沙拉乡查海村西，为红色黏土丘陵地区，遗址选择在红土丘的南坡，面积约一万平方米。发掘的13座房址仅是聚落遗址南侧的一部分，按西北——东南方向排列，整齐而密集。房址为方形牛地穴式，无门道。从已发掘的情况看，这一处的聚落规模不亚于兴隆洼遗址。
由三处考古发掘的材料看，兴隆洼文化时的人们是定居的，右经过精心选址和布局的、规模庞大的聚落址。值得注意的问题是，是什么样的一种经济形态或土地利用方式能够维持这样大规模的聚落？这首先需要研究遗址内共出的生产工具，以判明当时人们的生产力水平和经济方式。
兴隆洼文化各遗址中发现的生产工具中，主要为石器工具和少量的骨器工具。石器工具按制作方式的差别，可以分为打制、琢制、磨制和压削四类。石器中以打制石器数量最多，典型的是一种有肩锄形器，状似丁字形，上半部凸出，下部横长有刃，使用磨擦痕与刃锋垂直，当是用于翻土的工具；另一种铲形器，窄长亚腰，磨擦痕与刃垂直，数量较少。琢制石器主要是石磨盘和石磨棒，为房址内常见工具，用于植物果实和谷物加工。磨制石器数量较少，代表性器物是一种通体磨光的扁长石斧。压削石器数量也不多，主要是一些细石器小石片，一般与加工过的动物肢骨嵌粘制成复合工具。骨器工具种类较多，有骨锥、匕形器、两端器和鱼镖，而由骨质鱼镖与细石器小石片嵌粘制成的骨梗石刃鱼镖，最富有区域特色。
兴隆洼文化遗址中出土的生产工具与陶器一样，都表现出早期考古文化的原始性，与布局整齐、规模庞大的聚住遗址形成鲜明对照。维持这样一个规模庞大的定居聚落，必须要有稳定的、大量的食物来源，当时的人们是如何解决这一问题的呢？