형산강 하곡에서 동천강 하곡에 이르는 저지대의 동쪽에는 토함산(吐含山, 745m)을 최고봉으로 하는 해안산맥이 남북으로 형성되어 있다. 이 산맥의 서쪽 산록에는 불국사가 위치하며, 불국사에서 울산에 이르는 구간에는 선상지(扇狀地)가 연속적으로 분포한다. 저지대의 서쪽은 태백산맥의 중앙산열(中央山列)에 해당된다.
1920년 일본인 학자 고이와이[小岩井兼輝]에 의하여 형산강지구대로 불린 뒤, 이 명칭이 널리 사용되고 있으나 지구대로 단정할 수 있는 충분한 지질조사는 아직까지 이루어지지 않았다. 또한 형산강지구대는 울산만에서 영일만에 이르는 것으로 알려져 있으나 영일만의 함몰과 이 지구대의 구조는 별개의 것이다.
형산강지구대와 관련된 구조선(構造線)은 울산만∼동천강∼경주분지∼안강분지∼신광분지∼청하∼영해까지 이르는 것으로 보는 것이 타당하며, 포항 주변의 제3기층은 이 구조선의 동쪽에만 분포한다.
부산 동삼동패총에서 출토된 흑요석 석도(石刀)와 무문토기 등의 유물들이 함경도 나남 · 무산에서 발견된 유물들과 유사한 점으로 보아 무문토기인들은 동해안을 따라 남하하였을 것으로 추정된다. 이 지구대를 따라서 마제석기와 무문토기 및 청동기의 유물들이 여러 곳에서 출토되고 있다.
신라가 일찍부터 강원도 강릉 일대와 함경도까지 진출한 것도 경주에서 동해안으로 나오는 형산강지구대가 있었기 때문에 가능하였다. 경주분지는 이 지구대의 중심에 위치하고 있으며, 소규모 구조선들이 교차하여 사방으로 뚫린 교통의 요지를 이루고 있다. 현재도 지구대는 포항∼경주∼울산 간의 주요 교통로로 동해남부선과 7번 국도가 지나는데, 오래 전부터 영남 내륙과 동해안을 연결하는 통로의 구실을 하였다.
형산강지구대는 동북 · 동남으로 동해까지 연장되어, 동해안에서는 보기 드문 깊은 만입지(灣入地)인 영일만과 울산만을 형성하고 있다. 조차가 작은 동해안에 깊은 만입지가 있다는 것은 최적의 항만 조건을 갖추고 있음을 의미하는데, 울산은 조선 세종 때 왜구에게 개항한 삼포 중 하나였을 정도로 일찍부터 이용되어 왔다. 최근 현대적인 중화학공업단지의 입지 장소로 영일만(포항)과 울산만(울산)이 선정된 것도 이러한 지형적 이점에 따른 것이다.