六盤山盆地形成的初期（三橋期），盆地內地勢差異較大，氣候幹旱炎熱，以山麓相沉積為主。和尚鋪期逐漸發展為河流—淺湖相沉積，沉積與沉降中心大致在和尚鋪、李窪峽一帶。氣候由幹熱逐漸向溫濕轉變。李窪峽期則為湖相沉積。馬東山早、中期以淺深湖沉積為主，沉降中心北移至馬東山一帶，而沉積中心南移至涇源縣沙南一帶，晚期變為以幹熱為主。從早白堊世早期到晚期，沉積物由粗到細，沉積物顏色由紫紅—紫與藍灰交替——以紫紅為主，沉積環境由氧化—還原—氧化，氣候由幹旱炎熱—幹熱與溫暖交替——以幹熱為主，沉積相由山麓—河湖相—湖相。晚期曾一度為鹹化湖泊，在有利部位沉積薄層灰質白雲岩及石膏層。這反映了六盤山盆地的形成、發展到結束，構成了一個完整的沉積旋回。
涇源縣在地質時代處於深湖地帶，和尚鋪、李窪峽一帶為河流—淺湖相沉積、沉積與沉降的中心。1998年6月，涇源縣黃花鄉沙塘村村民，從村莊東側漫灣的溝穀當中，采挖出的大量古生物魚類化石和沙塘河北岸漫灣發現的大量屬中生代的魚類古化石，都為六盤山地區古代的地質地貌、氣候特征、生物分布和環境狀況提供了珍貴的證據。六盤山地區曾發現三葉蟲、貝殼等海洋生物化石，證明3億年前中石炭紀時期，六盤山地區曾經就是海洋環境。
六盤山是我國最年輕的山脈之一，海拔2000～2400米，南北逶迤200餘公裏，山體狹窄。它由東西平行的兩列山脈組成：東列稱小關山，西列稱大關山。大、小關山之間，是一條堆積於早第三紀始新世、漸新世紅層及第四紀黃土的新生代斷陷穀地。米缸山是六盤山的最高峰，海拔2942米，位於涇源縣香水鎮米崗村。
六盤山橫貫陝、甘、寧三省區，既是關中平原的天然屏障，又是北方重要的分水嶺，黃河水係的涇河、渭河、清水河、葫蘆河、茹河均發源於此。六盤山國家級自然保護區總麵積6.78萬公頃，包括涇源、原州、隆德三縣（區），森林覆蓋率達70％以上。區內有高等植物123科382屬788種，其中經濟價值較高的資源植物150種；脊椎動物25目62科213種，其中有158種鳥類和國家一級保護動物金錢豹等；昆蟲資源17目123科905種，其中有珍貴稀有的金蝠蛾、絲粉蝶、黑鳳蝶、波紋水蠟蛾等。六盤山同時又是西北地區的重要水源涵養林基地、風景名勝區和國家森林公園。
六盤山山地是寧夏降水最多的地區，年降水量達600~700毫升，氣候濕潤涼爽，曆來有“春去秋來無盛夏”之說。滿山鬆櫟樺楊，遍野菌苗花草，藍天白雲，碧水淙淙，故有黃土高原上的“濕島”“綠島”之稱。登上主峰遠眺，朝霧迷漫，雲海蒼茫，日出雲開，隻見重巒疊嶂，層出不窮。