В орографической структуре Южного Урала выделяются: хребет Уралтау, восточная зона западного склона, окраинная зона западного склона, Зилаирское плато и Восточный склон. К территории национального парка «Башкирия» относятся хребты Уралтау, Ямантау, Кибиз, Баш- Алатау.

Почти вся территория парка входит в карстовую провинцию внешней зоны складчатого Урала, представляя в ней карстовую область линейно-вытянутых низких гор западного склона Урала. Карстовые явления особенно ярко выражены в центральной части парка – в урочище «Кутук» и по долинам рек Белой и Нугуш. Карст отличается поверхностными и глубинными формами. В рельефе карст представлен воронками, котловинами, рвами, понорами, колодцами, расщелинами, карровыми полями, желобами, руинами, останцами, арками, мостами, тоннелями, пещерами, пропастями, провалами и др.

В связи с широким распространением карстующихся пород − известняков (девона и карбона) и доломитов, территория входит в область активной циркуляции подземных вод. По составу карстующихся пород выявляется карбонатный класс, который по характеру покрова относится к открытому (голому) и прикрытому типу карста, т.е. карстующиеся породы выведены на дневную поверхность, прикрыты почвенно-растительным слоем или маломощным чехлом современных элювиально-делювиальных отложений. Большую часть территории парка занимают горы Южного Урала. Они образовались, как и весь Урал, более 250 млн. лет тому назад. В течение последующих 200 млн. лет горы под действием внешних сил были сильно разрушены, выровнены и превращены в плоскогорья. Позднее произошли новые движения земной коры. Они выразились на Южном Урале в резких поднятиях, разломах и сбросах. Первое поднятие закончилось в начале мезозоя. Затем к концу мезозоя в результате эрозии горная страна превратилась в плоскую равнину с мягкими очертаниями хребтов и широкими речными долинами. Сформировались древние карстовые образования. В течение третичного периода происходило новое поднятие горной страны, сопровождавшееся глубоким врезанием речных долин. В конце плиоцена, несмотря на новое поднятие, преобладали процессы размыва и выветривания. Окончательное формирование рельефа относится к ледниковому периоду и протекало под воздействием вечной мерзлоты, сформировавшей нагорные террасы.

Таким образом, к северу от 53-й параллели на территории национального парка вновь поднялись горы. Но уже складчато-глыбовые, с плоскими вершинами, обрывистыми склонами. Они сохранили прежнее направление – с севера на юг. Реки при поднятии гор углубляли долины и, устремляясь по трещинам и разломам на запад, расчленили хребты глубокими ущельями. К югу от 53-й параллели простирается Южно-Уральское плоскогорье, называемое Зилаирским плато. Оно не подвергалось новой перестройке, испытало лишь небольшое общее понятие. От прежних гор остались плоские невысокие возвышения и гряды. Средняя высота плоскогорья – 500-600 м.