又名渭河平原或渭河盆地。系地塹式構造平原。位於陝西省中部，介於秦嶺和渭北北山（老龍山、嵯峨山、藥王山、堯山等）之間。西起寶雞，東至潼關，海拔約325～800米，長約300公裡。南北寬窄不一，東部最寬達100公裡，西安附近約75公裡，眉縣一帶僅20公裡，至寶雞逐漸閉合成峽谷，形似“新月”。面積約3.4萬平方公裡。因在函谷關和大散關之間（一說在函谷關、大散關、武關和肖關之間），古代稱“關中”。春秋戰國時為秦國故地，號稱“八百裡秦川”。
關中盆地夾持於陜北高原與秦嶺山脈之間，為喜馬拉雅運動時期形成的巨型斷陷帶。盆地兩側均為高角度正斷層。斷層線上有一連串泉水和溫泉出露。南北兩側山脈沿斷層線不斷上升，盆地徐徐下降，形成地塹式構造平原。關中平原形成後，不僅有黃土堆積其間，更重要的是渭河及其兩側支流攜帶大量泥沙填充淤積其中，第四紀松散沉積，最大厚度達7000餘米。因地殼間歇性變動和河流下切，形成高度不等的階地。一二級階地組成關中平原的主體，當地稱“原”，自上而下如階梯狀的頭道原、二道原、三道原。三道原相當於二級階地。原面受渭河南北支流切割而破碎。渭河以北，從西向東有西平原、和尚原、周原、積石原、始平原、畢原、美原、許原等；渭河以南從西向東有五丈原、細柳原、神禾原、少陵原、白鹿原、銅人原、陽郭原、孟原等。
關中平原東部二級站抽黃灌溉
渭河由西向東橫貫關中平原，幹流及支流涇河、北洛河等均有灌溉之利，中國古代著名水利工程如鄭國渠、白渠、漕渠、成國渠、龍首渠都引自這些河流。關中平原自然、經濟條件優越，是中國歷史上農業最富庶地區之一。又因交通便利，四周有山河之險，從西周始，先後有秦、西漢、隋、唐等10代王朝建都於關中平原中心，歷時千餘年。目前，關中平原為中國工、農業和文化發達地區之一，全國重要麥、棉產區。小麥占耕地面積50%左右，棉花主要分佈於涇惠渠、洛惠渠、渭惠渠3大灌區，近年植棉區由西向東轉移，是陜西省重點產棉區。