陰山山脈的主體。西至包頭昆都倫河，東至呼和浩特大黑河上遊谷地。東西長240多公裡，南北寬20～60公裡，海拔1800～2000米，主峰大青山海拔2338米。巖石主要由太古代、元古代的片麻巖、大理巖、石英巖和古生代、中生代的砂葉巖、礫巖所組成。山峰高度相若，是古準平面的遺跡。大青山南北坡明顯不對稱，北坡平緩，剝蝕殘餘的低山丘陵和盆地交錯分佈，逐漸與內蒙古高原連在一起；南坡陡峭，為明顯的構造斷塊地形，斷層崖被侵蝕切割，形成一系列斷裂三角面，形勢險峻。山麓分佈有有侵蝕殘餘的低山和眾多的山溝，雨後洪流破山而出，造成復式帶狀洪積扇裙。山溝為流水侵蝕成為寬谷後，往往形成前山與後山的交通孔道。山上和山後氣溫較低，年均溫0～4℃，山峰與山麓相差4℃左右，無霜期較短，山上和山後約為100天，比山前生長季約短1個月。以呼和浩特和武川相比，兩地直線距離僅40公裡，年降水量相差76毫米。山脈的屏障作用甚為明顯。大青山森林覆蓋率為11.5％。陰坡海拔1100米左右為幹草原；1200米以上出現灌叢及稀疏杜松林；1300～1500米有油松、側柏、杜松混交林；1500～2000米有油松、山楊、遼東櫟混交林和雲杉、白樺、山楊混交林及油松和雲杉純林。陽坡1500米以下為幹草原，1800米以上為山地草甸草原。土壤為山地栗鈣土─山地典型棕褐土─山地淋溶褐土─山地草甸草原土。北麓山間盆地和灘川地的水土條件較好，耕地擴展很快，上限已達海拔1850米。山前丘陵和洪積扇地帶為半農半牧區，但陡坡開墾已帶來嚴重的水土流失。