Основные черты рельефа Испании находятся в тесной связи с геологическим строением страны. Массивное Центральное нагорье в основном сложено древними кристаллическими и метаморфическими породами: гранитами-, гнейсами, сланцами и кварцитами. В строении нагорья участвуют как глубинные магматические породы, так и сильно дислоцированные осадочные толщи палеозоя. В связи с тем можно считать Месету сильно размытым древним остаточным нагорьем, созданным верхнепалеозойской (гер-цинской) складчатостью и преобразованным более новыми третичными вертикальными движениями земной коры — сводовыми и глыбовыми.. 

Крупные, огромного масштаба разломы, сбросы и флексуры ограничивают края Месеты и выделяют на ней глыбовые хребты Центральной Кордильеры и Толедских гор. Древняя складчатая структура Месеты обнажена во всей западнй её половине. Современная речная эрозия местами выделила здесь в- виде невысоких хребтов полосы более твёрдых пород. Напротив, в восточной половине Месеты на сглаженной размывом поверхности древнего массива образовались широкие области прогиба, где в течение третичного периода накоплялись довольно мощные толщи континентальных речных и озёрных отложений — глин, песков, конгломератов, мергелей, гипсов, покрывающих поверхность Старокастильского, и Новокастильского плоскогорий. У подножья горных хребтов третичные осадки прикрыты флювиогля-циальными и современными галечными и песчаными наносами.

Наиболее древняя, возможно докембрийская, гранито-гнейсовая структура Месеты выступает в Центральной Кордильере. В особенности ярко выражена она на крайнем северо-западе, в Галисийском кристаллическом массиве. Далее в полосе побережья следует широтная цепь Кантабрийских гор, сложенная в осевой зоне огромной толщей каменноугольных сланцев, кварцитов, известняков и мраморов. Породы карбона слагают здесь мощный монолитный массив Пеньяс-де-Эуропа. Современный рельеф гор создан третичными сводовыми и глыбовыми поднятиями и отличается развитием карстовых явлений. Восточная часть Кантабрийских гор состоит из дислоцированных складчатостью и сбросами мезозойских пород. В Пиренеях осевая зона гор состоит из гранитов, гнейсов и палеозойских сланцев, кварцитов и известняков, представляя собой древний (герцинский) размытый горный хребет, преобразованный мощной третичной складчатостью и молодыми поднятиями. Крупная линия разлома и сбросов отделяет хребты южного склона от Арагонской равнины.

Иберийские горы образуют систему параллельных складчатых хребтов, вытянутых от северо-запада к юго-востоку и сложенных палеозойскими и мезозойскими толщами сланцев, кварцитов, песчаников, мергелей и известняков, с большим распространением меловых пород.

Каталонские горы состоят из древнего кристаллического массива, окаймленного складками мезозойских и третичных пород; весь хребет ограничен по краям и рассечен на части крупными разломами и сбросами.

Бетские горы отличаются тектоническим строением альпийского типа, с развитием шарьяжной структуры и хорошо выраженной продольной литологической зональностью. Осевая кристаллическая зона проходит вдоль берега моря, образуя наиболее высокие хребты Сьерра-Невады. Севернее, отделяясь полосой тектонических котловин, протягивается зона горных хребтов из мезозойских и третичных известняков и мергелей. Бетские горы, помимо третичной складчатости, расчленены также многочисленными продольными и поперечными сбросами.

Низины Испании имеют неоднородное происхождение. Обширная Арагонская впадина сложена третичными континентальными отложениями, такими же, как нагорье Месеты. Последняя была целиком поднята в верхнем плиоцене, тогда как Арагонская низина осталась на небольшой высоте. Вертикальные движения продолжались и в четвертичное время, вплоть до современной эпохи, как об этом свидетельствуют сильные землетрясения. В частности, Балеарские острова отделились от Пиренейского полуострова только в плейстоцене.

Андалузская низменность в миоцене и нижнем плиоцене была морским заливом и только позднее стала сушей, заполнившись морскими осадками и речными наносами, Валенсийская и Мурсийская низменности в основном состоят из отложенных горными реками в береговой полосе у подножия гор рыхлых «амосов — песков и глин.