Si se tiene en cuenta el comportamiento mecánico de los materiales, la capa sólida más externa del planeta es la litosfera, formada por la corteza y la parte superior del manto. Desde un punto de vista medioambiental la litosfera tiene un papel determinante, en primer lugar porque se encuentra compartimentada en las llamadas placas litosféricas o tectónicas. Y en segundo lugar porque la parte superior de la litosfera, la corteza terrestre, está en contacto tanto con las aguas como con la atmósfera, al tiempo que también se da una relación directa con los suelos y la biosfera.

La corteza terrestre no es plana. Existe un mosaico de formas de relieve debido a los movimientos tectónicos y la acción de los meteoros. Así, pues, por un lado están las fuerzas endógenas, que han facilitado a lo largo de la historia geológica la aparición de grandes volúmenes de materiales (rocas) procedentes del interior de la tierra. Pero al mismo tiempo estos materiales están expuestos a cambios y modificaciones debido a la acción de agentes externos como el agua, el hielo, el viento o la temperatura. Los materiales sufren procesos de meteorización (erosión) que los modelan. El relieve resultante, pues, dependerá de la respuesta de los materiales a los movimientos tectónicos (fractura o plegamiento) y de su mayor o menor resistencia a ser meteorizados. Desde un punto de vista geomorfológico el resultado son los llamados sistemas de modelado terrestre.

El clima es uno de los factores que condiciona las formas de relieve, pero a la vez el relieve también modifica el clima. La configuración del relieve y la altura del terreno modifican significativamente las condiciones climáticas de un territorio respecto a su entorno más inmediato y esto tiene repercusiones en el resto del medio natural, tales como la disponibilidad de agua y la presencia de unas determinadas comunidades vegetales y animales adaptadas a las condiciones del medio (temperatura y pluviometría). Así, una zona rodeada de montañas como puede ser en Cataluña la Hoya de Mora (Tarragona) se caracteriza por tener unas temperaturas elevadas y una precipitación exigua, lo que no facilita la presencia de importantes masas boscosas. Ahora bien, estas temperaturas elevadas, debidas en buena parte a la configuración orográfica de la zona, junto con la disponibilidad del agua del Ebro, han posibilitado la aparición de una importante agricultura de regadío (fruta dulce) en que la maduración del fruto es anterior a la de otras regiones. Por el contrario, el hecho de encontrarse en una zona deprimida genera importantes episodios de inversión térmica en invierno, con períodos largos de estabilidad atmosférica que propicia la aparición de nieblas con una baja o nula dispersión de los contaminantes atmosféricos que se puedan emitir.

Por otra parte, una cordillera cercana al mar hace que en la vertiente de mar la lluvia sea mucho más importante que en la vertiente de interior y puede llegar a crear zonas con muy poca precipitación (sombra pluviométrica), lo que genera contrastes importantes en cuanto la vegetación. Al mismo tiempo, en el primer caso se pueden dar situaciones de riesgo (avenidas e inundaciones) causadas por lluvias de alta intensidad combinadas con fuertes pendientes, falta de vegetación y ocupación inadecuada del terreno por parte de las sociedades humanas, con cambios de los usos del suelo y aumento de las superficies con materiales impermeables.

El relieve también es importante en cuanto a otro elemento del medio natural como son los suelos. Durante el lento proceso de creación de suelos la aportación de la parte inorgánica-mineral es debida a la meteorización de las rocas, la cual determina en gran parte las características físicas y químicas. Finalmente hay que indicar que la presencia o no de acuíferos en una zona vendrá dada por la mayor o menor permeabilidad de los materiales del relieve.