Абсолютні висоти сягають 180—270 м; найнижчою частина височини — північно-західна, що переходить в Придніпровську низовину. У геологічному відношенні височина складена дислокованими осадовими породами палеозойської ери (пісковики, сланці, вапняки) та пухкими породами мезозой-кайнозойського віку. Геоструктурно Донецький кряж приурочений до зниження Донецької складчастої споруди.