落基山脉的地质结构主要由 [[ 火成岩 ]] 和 [[ 变质岩 ]] 组成，在南部边缘也有年轻的 [[ 沉积岩 ]] 。在有些地区有第三纪（大约6千5百万年至180万年前）喷发的 [[ 火山岩 ]] 。几千年来河流的侵蚀，使得山间谷地成为相对平坦的盆地。落基山脉的中西部由古生代和中生代的断层和褶皱 [[ 花岗岩 ]] 组成。从 [[ 黄石公园 ]] 至怀俄明盆地为中落基山，宽度较大。

西部以条状山脉与 [[ 断层谷 ]] 地相间为特征；东部多为单一背斜隆起，边缘陡峭的高原状山脉，山体短促，走向不一，间隔以宽广的向斜盆地。怀俄明盆地以南是南落基山，为整个落基山脉最雄伟的部分，由东西两组平行的背斜山脉组成，出露前寒武纪结晶岩，高度很大，海拔4200米以上的高峰有48座，埃尔伯特山即位于此。在这个地域有被称为“ [[ 布尔吉斯页岩 ]] ”的地层。在寒武纪中期（5.13亿年前～5.10亿年前）的地层，接连发现了名叫“ [[ 奇虾 ]] ”及“ [[ 怪诞虫 ]] ”的化石，与现在的生物相比，它们的形状实在不可思议。1980年，发现有布尔吉斯页岩的 [[ 约霍国家公园 ]] 首先被列选为世界自然遗产。后来，在1984年，入选为自然遗产的区域扩大，而成为 [[ 加拿大落基山脉 ]] 公园群。

诸多山脉高耸入云，白雪覆顶，极为壮观。大部分山脉平均海拔达2000到3000米，有的甚至超过了4000米，如埃尔伯特峰高达4399米，加尼特峰高达4202米，布兰卡峰高达4365米等。在这个大山脉的加拿大境内，由贾斯珀（Jasper）、班夫（Banff）、库特内（Kootnay）和约霍（Yoho）4个国家公园和 [[ 罗布森山 ]] 、 [[ 阿西尼博因山 ]] 和 [[ 汉姆 伯3 伯]]3 个省立公园，总面积约2.3122万平方千米，组成了“ [[ 加拿大落基山脉公园 ]] 群”。

多样特性：落基山脉南北延伸甚远，气候多样，南端为 [[ 亚热带 ]] 北缘气候，北端为 [[ 北极 ]] 气候。但南部因山脉为大陆性，海拔高，纬度变化造成的影响往往减弱。有两个垂直气候带贯穿山脉的大部分。较低的一个气候带为 [[ 寒温带 ]] ，冬冷夏凉。在南方，海拔7,000～10,000呎属此气候带，纬度越高此上限和下限相应越低。较高的一个气候带为高山气候，属冻原类型。冬季严寒，夏季短而寒冷；在南方，最高的山峰积雪可保持到8月，在北方则许多高海拔山谷仍有永久性冰川。

降水量：降水一般北多南少，北方约为南方的3倍。南方气候大多干燥。例如， [[ 科罗拉多 ]] 的圣路易谷地为山地荒原气候，是落基山脉中最干燥地区之一。年降雨量大部分在南方为冬季降雪，虽然夏季午後常有局部性的有时很猛烈的雷雨。落矶山脉北部因为 [[ 太平洋 ]] 气旋暴风雨，全年降水较均匀。 [[ 落矶山脉 ]] 各处生长季节几乎都很短，有些地方甚至7月还有霜冻。年平均降雨量为360mm。

落基山脉是北美大陆重要的气候分界线。对极地太平洋气团东侵和极地 [[ 加拿大 ]] 气团或热带 [[ 墨西哥湾 ]] 气团西行起屏障作用，导致大陆东、西降水的巨大差异，并对气温分布产生一定的影响。西以冬雨为主，除北纬40°以北的沿海和迎风坡降水较多外，年降水量皆在500毫米以下，冬季气温则高于同纬度东部各地；东以夏雨为主，除北部高纬地区和紧靠山地的部分大平原地区降水较少外，年降水量都在500毫米以上。

北美大陆最重要的分水岭，除圣劳伦斯河外， [[ 北美 ]] 几乎所有大河都发源于此。山脉以西的河流属太平洋水系，山脉以东的河流分别属 [[ 北冰洋 ]] 水系和大西洋水系。落基山脉积雪融化补充河流和湖泊的水源，这些河流包括：

落矶山脉地区灌溉用水、工业用水和家庭用水普遍短缺。越往南，气候越干燥，供水问题也随之越加关键。 [[ 新墨西哥 ]] 和 [[ 亚利桑那 ]] 两州最为严重。 [[ 美国 ]] 土地开发利用局是参与美国西部各地建设水库工作的最重要联邦机构，落矶山脉地区在其建设计画中占了很大一部分。今已几乎没有坝址未被利用，因此短期内(到21世纪中叶)落矶山脉的年降水量将完全被储存利用。到那时可能需要从 [[ 哥伦比亚河 ]] 和 [[ 加拿大 ]] 西部输入水。

植物资源：该区域丰富的动植物也享有盛名。 [[ 松树 ]] 、 [[ 白杨树 ]] 等森林延展至海拔1800米左右处。海拔更高处可看到高山性、次高山性的花草及灌木。谷底、湖沼周边生长着湿地性植物。山区植被具有垂直分异的特点，垂直带图谱受制于高度、纬度和坡向。如森林带的上界自南向北逐渐降低；下界则湿润的西坡较低于干旱的东坡。 [[ 黄松 ]] 、 [[ 道格拉斯黄杉 ]] 、 [[ 帐篷松 ]] 、 [[ 落叶松 ]] 、 [[ 云杉 ]] 等针叶树种分布较广。落基山脉地区的植物群落因高度、纬度和日照而有极大不同，在 [[ 科罗拉多 ]] 和新墨西哥的东坡，冬天的强风从乾旱的平原而来，使散落的 [[ 雪松 ]] 和 [[ 矮松 ]] 发育不良或变形。在这一山系终端较低海拔处通常无树，只有河流沿岸有一片片 [[ 三角叶杨 ]] 和其他 [[ 落叶树 ]] 。河谷和盆地中有灌木蒿，往北远至亚伯达南部。中等海拔地区的山地森林有白杨、黄松和黄杉。亚高山带森林由西方 [[ 铁杉 ]] 、 [[ 黑松 ]] 、 [[ 西部红柏 ]] 、 [[ 白云杉 ]] 和恩格尔曼氏云杉组成。随著纬度增高，林木线的高度降低。在林木线以上，耐寒的草类、苔、地衣和高山苔原的低矮开花植物几乎遍布山脉各处。在最北部的山区，所谓的「小精灵树林」主要由矮小的柳树组成。森林和高草地上有数不清的 [[ 野花 ]] ，包括 [[ 耧斗菜 ]] 、 [[ 御膳橘 ]] 、 [[ 飞燕草 ]] 、 [[ 龙胆 ]] 和 [[ 火焰草 ]] 。

动物种类：繁多。在起伏的山脊间具有代表性的大型哺乳动物有 [[ 黑熊 ]] 、 [[ 灰熊 ]] 、 [[ 棕熊 ]] 、 [[ 美洲山狮 ]] 和 [[ 狼貛 ]] 。

[[ 大角羊 ]] 和 [[ 石山羊 ]] 夏日栖於高崖上，冬季则迁往较低的山坡。 [[ 鹿 ]] 科动物如 [[ 北美 ]][[ 驯鹿 ]] 、、 [[ 骡鹿 ]] 和 [[ 维吉尼亚鹿 ]] 也随季节在高山草地和亚高山森林之间垂直迁移。形单影只的 [[ 驼鹿 ]] 常常出没於北部湖泊、溪流和沼泽地，以柳叶和水生植物为生。怀俄明州的 [[ 黄石国家公园 ]] 有美国最大群的 [[ 美洲野牛 ]] 。 [[ 丛林狼 ]] 则在较低的山谷和沿著公路、铁路路线游荡。

因人类捕杀而几近绝迹的狼，尽管依然为数稀少，但自1970年以来，因为其在野生生态环境中的地位为人所知而受到重视。海拔较低处的小型哺乳动物有极小的 [[ 花鼠 ]] 、 [[ 红松鼠 ]] 、 [[ 哥伦比亚 ]] 地 [[ 松鼠 ]] 和 [[ 旱獭 ]] 。鼠兔栖居於岩滑堆，草原犬鼠活跃于较干燥的谷地和高原。乾旱的南部山区的野生动物有 [[ 叉角羚 ]] 、 [[ 杰克兔 ]] 、 [[ 西貒 ]] 、 [[ 响尾蛇 ]] 和其他沙漠动物。

鸟类也相当多样。在夏季，山区各处都有猛禽如 [[ 白头海雕 ]] 、 [[ 金雕 ]] 、 [[ 鹗 ]] 和 [[ 游隼 ]] 。林地和草地上的鸟包括流 [[ 苏松鸡 ]] 、 [[ 云杉松鸡 ]] 、 [[ 蓝松鸡 ]] 、 [[ 雷鸟 ]] 、 [[ 克拉克氏星鸦 ]] 、 [[ 灰松鸦 ]] 和 [[ 斯特勒氏松鸦 ]] 。水禽如 [[ 水鸭 ]] 、 [[ 沙锥 ]] ，还有危险的 [[ 喇叭天鹅 ]] 在山区的湖泊上渡过温暖的季节。落矶山区众多的温泉为许多鸟提供越冬地，使它们不必南飞迁徙。

从 [[ 加利福尼亚 ]] 大量引进的 [[ 虹鱒 ]] ，可能是本区最著名的鱼类。北极茴鱼是北部高山湖泊的永久住民。公园里已确认有56种哺乳类动物，在高地有 [[ 落基山山羊 ]] 、 [[ 大角绵羊 ]] ，森林地带有 [[ 篦鹿 ]] 、 [[ 灰熊 ]] ，水边则居住着 [[ 海狸 ]] 等。另外，还栖息着 [[ 山鹰 ]] 等鸟类约280种。

矿产资源丰富：为北美著名的金属矿区， [[ 加拿大 ]] 境内苏里文的锌， [[ 美国 ]] 境内 [[ 比尤特 ]] 和宾翰的 [[ 铜 ]] 、 [[ 银 ]] 、 [[ 锌 ]] 、 [[ 铅 ]] ，科达伦的铅、银、锌，科莱马克斯的钼等，都很著名。伐木业主要分布在 [[ 蒙大拿州 ]] 和 [[ 爱达荷州 ]] 北部较湿润的山区。畜牧业（牛、羊）主要分布在南落基山，山地用作夏季牧场，盆地为冬季牧场。耕作业只限于土质较好、有灌溉条件的谷地或适宜旱作的地区。落基山脉广泛分布着岩浆侵入体、高度变质带及沉积盆地，是 [[ 北美洲 ]] 矿产资源特别是有色金属主要分布区。美国落基山有3个著名金属矿区： [[ 爱达荷州 ]] 的科达伦以铅为主，锌、银共生； [[ 比尤特 ]] 、 [[ 宾翰 ]] 以铜为主，银、铅、锌共生。非金属矿主要产于怀俄明盆地，主要有 [[ 石油 ]] 、 [[ 天然气 ]] 、煤、盐等。

旅游资源：山区景色奇特优美，随着交通的发展，旅游业迅速增长。有落基山、 [[ 黄石 ]] 、大蒂顿、 [[ 冰川 ]] 等国家公园以及月火山口、 [[ 恐龙 ]] 、 [[ 大沙丘 ]] 、 [[ 甘尼森河 ]][[ 布莱克峡谷 ]] 等游览胜地。山区城镇较小，大部分随采矿业发展而兴建，或为交通、游览中心。自19世纪以来，山体各山口先后通汽车、火车，现共有9条铁路通过。交通的发展，加快了山区旅游资源的开发，茂密的森林、众多的野生动物、凉爽的气候、现代 [[ 冰川 ]] 、温泉等奇特景色使之成为北美重要旅游区，每年吸引数万游客。建有多处国家公园和野生动物保护区。山区分布有规模不大的采矿城和旅游城。