형산강구조곡과 영천-경주 간 구조곡이 교차하는 지점에 형성되었으며, 구미산·단석산·금오산·토함산과 그 줄기들로 둘러싸여 있다. 분지 내에는 남천·북천·대천 등의 소하천들이 형산강의 중류·상류에 합류하고, 그 주위에 비교적 넓은 충적층을 형성하고 있다. 분지 내의 평야는 쌀·콩·보리의 주요산지를 이룬다. 결국 이 분지는 천년 신라의 고도 경주를 있게 한 중요한 구실을 한 것이다.