면적은 650㎢이고, 해발고도 200∼500m, 평균 높이 300m이다. 신생대 제4기의 현무암 분출로 형성된 용암대지상의 평야이다.
철원평야는 남부지방의 평야에 비해 작은 편이지만 강원도 내에서는 규모가 가장 큰 평야이다. 현무암이 풍화된 비옥한 토양은 논농사에 적합하며, 철원쌀은 예로부터 유명했다.
학저수지를 비롯한 관개시설이 잘 갖추어져 있고, 대대적인 개간을 통해 개발되었다. 휴전선을 경계로 양분되어 있으며, 민간인통제선 이북에는 거주하는 주민이 없다. 농사철에만 일시적으로 영농이 이루어진다.
추가령 열곡의 연약대를 따라 발달한 철원용암대지는 신계-곡산용암대지와 함께 신생대 제4기의 대표적인 용암대지이다. 이 지역의 4기 현무암 분출은 대체로 추가령 열곡의 주 방향을 따라 열하 분출의 형태로 이루어졌으며, 많은 계곡과 저지를 메우면서 한탄강을 따라 흘러내려 임진강까지 이르렀다.
용암 분출은 여러 번에 걸쳐 이루어졌는데, 한탄강 상류로 갈수록 용암 분출로 인해 형성된 현무암층의 두께가 두꺼워진다. 용암으로 메워진 한탄강 골짜기는 평탄하며, 하천 곡벽은 주상절리가 떨어져 나와 단애를 이루는 경우가 많다. 비옥한 현무암 풍화토로 덮힌 철원용암대지는 관개시설의 확충과 함께 강원도 최대의 곡창지대로 발전하였다.
최근에는 비무장지대의 청정지역에서 생산된 ‘철원오대쌀’이 고품질의 쌀로 널리 알려지면서 높은 가격에도 불구하고 잘 팔려나가고 있다.