Malatya ilimiz, coğrafik konumu itibari ile Alp kıvrımlaşması sonrasında şekillenmiştir. Arazi, 3. Jeolojik dönemin sonu ile 4. Jeolojik dönemin başlarında ortaya çıkan tektonik hareketler sırasında, kırılma ve kıvrılmalarla bazı yerlerde yükselmiş bazı yerlerde çökmüştür. İl alanında çok şiddetli aşınmalar olmuş çöküntü alanları alüvyonlarla dolmuştur. Başta Malatya ovası olmak üzere ilin diğer ovaları da bu şekilde meydana gelmiştir.
Büyük bölümü Doğu Anadolu Bölgesinde küçük bir bölümü Güneydoğu Anadolu Bölgesinde yer alan Malatya’nın kuzeyinde ise doruğu Sivas il sınırları içinde kalan Yama Dağı bulunur. Bu dağın güney uzantısı olan Hasbek doruğunda 2310 rakımlı Ayran dağı ve 2402 rakımlı Göl Dağı, Kuzey Batıda ise 2.052 rakımlı Lelek Dağı yer alır. Batıda Akçababaçalı Tepesi’nde Tohma vadisi ile Kuruçay vadisi arasında yer alan 2164 rakımlı Akçababa Dağları, Nurhak Dağlarının kuzey doğudaki uzantılarıdır.
Güneybatı, güney ve güneydoğu tarafı boydan boya Güneydoğu Toroslarına bağlanan dağlarla çevrilmiştir. Nurhak Dağlarının Kuzeydoğu uzantıları ilin güneyinde doğal bir sınır oluştururlar. Malatya İl topraklarının %45’i dağlardan oluşmaktadır. Dağlarının başlıca yükseltileri şunlardır; 2428 rakımlı Derbent Dağı, 2140 rakımlı Kepez Dağı, 1922 rakımlı Kuşkaya Tepesi, 2.013 rakımlı Akçadağ, 2544 rakımlı Becbel Tepe, 1250 rakımlı Kelle Tepe, 2.306 rakımlı Gayrık Tepe, 2581 rakımlı Boz Dağ’ı ve 2545 rakımlı Beydağ’dır.
Kalker yapılı dağ kütleleri zamanla aşınarak orta ve yüksek platolara dönüşmüştür. Bu plato ve yaylalar İl topraklarının %42’sini oluşturmaktadır. Volkanik hareketler sonucu çıkan lavlar dalgalı yapıyı düzleştirerek geniş düzlüklerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Genelde step görünümlü olan bu dağlarda orman örtüsüne rastlanmaz. Çok eski dönemlerde önemli bir alanı ormanla kaplıyken günümüze pek bir şey kalmamıştır. İlimizin orta ve doğu kesiminde ise kabaca bir üçgeni andıran Malatya ovası yer alır. Bu ova, güneybatı-kuzeydoğu doğrultusunda uzanan tektonik kökenli Elbistan, Malatya, Uluova, Palu çöküntü ovaları dizisi içinde yer alır. Malatya il toprağının %13’ünü oluşturan bu ovanın içinde, Doğanşehir, Erkenek, Sürgü, Akçadağ, İzollu, Mığdı, Yazıhan, Mandara, Çapıtlıı ve Distrik yerleşim alanları bulunmaktadır. Yüzölçümü 830 km2’dir.