中國東部重要自然界線。又名大形山，五形山。北起北京西山，南達黃河北岸，綿延於晉冀之間，呈北北東走向。是中國陸地地形第二階梯的東部邊緣。呂梁運動期始成太行山雛形，海水在奧陶中期退出。晚古生代時，山體發生凹陷，海水侵入。中生代，南部上升，北部局部拗陷。燕山運動時，形成新華夏式褶皺帶。喜馬拉雅運動時，表現為強烈斷裂，並伴隨大幅度拗曲，形成複式單斜褶皺。大致邢臺以北，廣泛出露太古代和震旦紀地層，並有中生代侵入的酸性巖體；以南、寒武、奧陶紀地層出露廣泛，巖層走向與山山脈走向基本吻合。
太行山大部分海拔在1200米以上，北高南低。發育有多級夷平面。東瀕華北平原，相對高差1500～2000米，山前洪積扇特別發育。西呈階梯狀逐漸沒入山西高原，相對高差500～1000米。山中多雄關，如紫荊關、娘子關、虹梯關、壺關、天井關等。山西高原的河流經太行山流入華北平原，曲流深切，峽谷毗連，多瀑佈湍流。河谷及山前地帶多泉水，以娘子關泉最大。桃河陽泉至亂流段，河水滲漏，常形成幹谷。河谷兩岸有多層溶洞，較著名的有陵川黃崖洞、黎城黃崖洞、晉城黃龍洞、北京房山雲水洞等。著名的河北易縣狼牙山亦為中國北方地區典型的喀斯特山地。
狼牙山
太行山脈東側華北平原溫暖濕潤，屬夏綠闊葉林景觀；西側黃土高原屬半濕潤至半幹旱過渡地區，是森林草原、幹草原景觀，溫度、濕度都較東部低。垂直差異懸殊，如小五臺山一帶南坡，1000米以下為灌叢，有槲樹群落分佈；1000米以上偶有雲杉或落葉松。北坡1600米以下是夏綠林，1600～2500米是針葉林，2500米以上是亞高山草原。
太行山多橫谷（陘），是東西的通道。軍都陘、蒲陽陘、飛狐陘、井陘、滏口陘、白陘、太行陘、幟關陘為著名的太行八陘，是商旅通衢，兵要之地。坐落於深山區的贊皇縣境內發現有世界最大的天然回音壁。
太行山是中華民族的祖先最早活動地區之一，著名的北京猿人、許傢窯人就生活在山麓地帶。北京西山麓的藥用植物園占地21.8公頃，為中國最大的專業性藥用植物園。