Du point de vue géologique, on peut distinguer deux grands types de hautes plaines dans la péninsule ibérique : les hautes plaines coïncidant avec des bassins sédimentaires tertiaires, avec des dépôts les mieux conservés, d'âge compris entre le Miocène et le Pliocène, et une stratification subhorizontale. Les principaux représentants de ce type de surfaces (dont beaucoup sont érodées dans leur forme actuelle) se trouvent dans le bassin du Duero (y compris le bassin d'Almazan), à des altitudes comprises entre 700 et 1200 m d'altitude, et dans le bassin oriental du Tage, à des altitudes comprises entre 500 et 1000 m d'altitude, comme le mentionne la carte géologique de l'Espagne. Les hautes plaines, constituées de segments érodés de roches mésozoïques et paléozoïques avec des surfaces planes (pédiplaines), se sont développées sur les chaînes de montagnes (systèmes de plis et de chevauchements et soulèvements du socle) formées au cours du Paléogène et du Miocène précoce.

 

La relation entre l'élévation topographique et l'épaisseur crustale ou l'anomalie de Bouguer permet de différencier les différentes zones géologiques en fonction de leur signature géophysique. Dans la péninsule ibérique, les zones d'élévation dans la partie nord de la plaque coïncident avec des zones d'épaisseur crustale maximale et une diminution (plus négative) de l'anomalie de Bouguer, en particulier dans les montagnes cantabriques, les Pyrénées (zone occidentale) et le système central, comme on peut le voir sur la carte géologique de l'Espagne, où aucun mouvement d'extension important n'a eu lieu au cours des temps mésozoïques. Dans les trois principales chaînes de montagnes (Pyrénées, Bétique et Système Central), il existe une relation exponentielle approximative entre les deux paramètres, le Système Central montrant des élévations plus élevées pour des épaisseurs crustales similaires que les Bétiques (relation intermédiaire) et les Pyrénées (rapport élévation/épaisseur minimum).