Karacadağı, akışkan lavların oluşturduğu bir kalkan yanardağı yapısına sahiptir ve yaklaşık 120 kilometre çapa ve 8000 kilometrekarelik bir alanı kaplar. Yüzey eğimi oldukça düşük olan bu dağın eğimi yaklaşık %2'dir. Karacadağ'ın oluşumunda bazaltik lavlar etkilidir.
Karacadağ'da volkanik püskürmeler üç farklı dönemde olmuştur
Karacadağ'da volkanik püskürmeler üç farklı dönemde gerçekleşmiştir. Dağın toprakları Diyarbakır, Şanlıurfa ve Mardin illerine yayılmıştır.
Bu volkan, miyosen döneminde faaliyete geçmiş ve yaklaşık 100.000 yıl önce lav püskürtmüştür. Karacadağ'ın oluşumunda Arap levhasının Anadolu Levhası üzerindeki etkisi büyük rol oynamıştır.
Karacadağ'ın Diyarbakır'a bakan yüzeyi tarıma uygun olsa da diğer bölgeleri taşlık olduğundan tarıma elverişli değildir. Dağ, özellikle hayvan otlatma için kullanılmaktadır.
Çevresinde hakim olan step iklimi, yazları sıcak ve kuru, kışları ise soğuk ve yağışlı bir hava koşulunu yaratır. Yağışlar genellikle kış aylarında yoğundur ve Karacadağ'ın etkisi altında Akdeniz yağış rejimi görülür.
Karaca Dağ, geçmişte ormanlarla kaplıydı
Karacadağ, geçmişte ormanlarla kaplıydı, ancak günümüzde ormanlık alanlar sadece kuytu bölgelerde kalmıştır. Meşe, çitlembik, alıç, menengiç, ahlat ve dişbudak gibi ağaç türleri bu bölgede bulunmaktadır. 1400 metre yüksekliğin üzerine çıkıldığında ise ağaçlar yerini geven ve pişik gevenine bırakır.
Karacadağ, doğal güzellikleri ve volkanik geçmişiyle bölgenin önemli bir coğrafi özelliğini oluşturur.