，盆地中部最大沉积厚度可达300
米，而西部桌子山地区沉积厚度最大可达1800米，可见盆地坳陷中心在西部区。晚三叠世区内植物发育，形成了以延长植物群为代表的区域性植物群落。晚三叠世末发生了印支运动第III幕，盆地一度抬升，造成上三叠统部分地层被剥蚀。
f2中生代晚期鄂尔多斯盆地鼎盛时期恐龙由繁盛到灭绝
早、中侏罗世，鄂尔多斯盆地为一套陆相沉积物。早侏罗世中晚期，仅在准格尔旗南部沉积了一套百余米厚的陆相碎屑沉积富县组。中侏罗世，盆地处于温暖潮湿的亚热带气候环境，植被发育，沉积了一套从西向东逐渐变薄的含煤层砂质沉积物。早、中侏罗世植被繁茂，早侏罗世为网格蕨格子蕨植物群，中侏罗世为锥叶蕨拟刺蕨植物群，此外还有银杏类、松柏类和苏铁类植物。动物界可见有鱼类、瓣腮类和叶肢介等生活在河湖之中。中侏罗世末期发生了燕山运动的第II幕，使中下侏罗世发生了强烈的褶皱和断裂，并使鄂尔多斯台坳上升成为剥蚀区。白垩纪初，鄂尔多斯盆地下降，全区大部分地区接受了早白垩世沉积，形成了早白垩统沉积地层志丹群（现称伊金霍洛组），早期沉积物为河湖相红色碎屑，晚期为湖泊相砂泥质，总厚度可达千余米，沉积中心在盆地北部临河一线，为南北向延伸的箕状盆地，盆地东部已退缩到东胜一带。早白垩世中期盆地开始萎缩，沉积的东胜组为红色碎屑沉积建造。早白垩世晚期，鄂尔多斯盆地整体抬升，湖水退出，湖地干涸。晚白垩世，盆地成为剥蚀区。早白垩世，鄂尔多斯盆地以湖、河环境为主，植物繁茂，动物界生物种群多样，爬行动物以恐龙及龟鳖类为主，鱼类、水生软体动物、叶肢介、介形类等也十分繁盛。
f（六）新生代现代地貌形成
古近纪本区主要为河、湖相含石膏红色砂泥质碎屑建造。鄂尔多斯盆地是始新世初开始下降，渐新世盆地西部沉积物分布广泛，主要为一套红色含石膏的沉积建造，新进系不甚发育。渐新统动物群丰富，主要为种类繁多的哺乳动物大角雷兽、巨犀、两栖犀等。盆地东部缺失古近系，仅见有上新统的沉积地层，其岩性为红色泥岩、砂质泥岩夹泥灰岩及灰质结核，底部为厚度不大的底砾岩，厚50100米，为湖泊相和河流相沉积物，哺乳动物主要为大唇犀、独角犀、叉角鹿和三趾马。古近纪和新近纪也是被子植物繁茂时期，以杨、柳、榆、木兰、胡桃等为代表。
第四纪主要是人类的出现并有多期冰期。鄂尔多斯南端的萨拉乌苏地区，晚更新世为河湖相的粉砂、粘土沉积，其中可见人类r