Ce plateau peut être qualifié de pénéplaine car la surface d’aplanissement est ancienne, elle date de l’orogénèse hercynienne, à l’ère primaire. Ce massif granitique est constitué en majeur partie par le granite du Velay ; quelques roches métamorphiques forment de vastes enclaves au sein des granites. L’érosion en alvéole, caractéristique des substrats granitiques, a modelé la surface en petits bassins à peine surcreusés, séparés par des parties plus hautes qui ont résisté à l’érosion et sont généralement boisées. Lors de la surrection des Alpes, à l’ère tertiaire, les fractures du socle ont permis la mise en place d’édifices et coulées volcaniques comme la coulée de Bourianne près de Saint-Julien-d’Ance. En périphérie, la tectonique a conduit à des failles et effondrements empruntés par les rivières rejoignant le bassin de la Loire ; les vallées se sont alors enfoncées dans le socle. Ainsi, il existe un certain contraste entre la surface du plateau aux formes douces et ses pourtours au sud-est, fortement vallonnés et disséqués par des vallées étroites débouchant sur le lit de la Loire.
Le plateau du Forez est concerné par un climat semi-continental avec vers le nord et l’ouest une influence des marges montagnardes au contact du plateau de la Chaise-Dieu et du massif du Haut-Forez. Les précipitations annuelles moyennes restent assez élevées, de 900 mm à Saint-Jean-d’Aubrigoux à 750 mm de pluie vers Bas-en-Basset. La neige occupe le plateau plus de 50 jours par an. Enfin, la moyenne thermique est de l'ordre de 8°C à plus de 10°C (côté gorges de la Loire) pour cette région naturelle.
Le plateau du Forez se caractérise par une alternance de petites parcelles de prairies ou cultures et de petits bois de pins sylvestres. Les boisements se situent en hauteur, sur des affleurements rocheux où le sol est trop mince (Pin sylvestre), dans les fonds humides (plantation de conifères) et sur les versants des gorges rejoignant la Loire sous forme de grandes étendues forestières couvrantes (Chêne et Pin sylvestre en mélange). Les contraintes climatiques et pédologiques (sols bruns filtrants et acides) engendrent une forte contrainte agronomique et les espaces agricoles offrent peu de diversité sur le plateau : alternance de maigres pâturages et de cultures peu abondantes avec quelques champs de pomme de terre, culture traditionnelle et très ancienne sur le plateau de Craponne. Des blocs de granit sont disséminés dans les prés et les champs, souvent bordés de genêts et par un ou deux pins sylvestres. Dans les gorges, les paysages sont un peu différents. La toponymie indique que plusieurs forêts sont très anciennes et l’agriculture tient encore une certaine place dans les secteurs de pente et dans le fond des gorges, mais, très contraignantes, ces parcelles tendent à disparaître. D’autres terrains, moins bien exposés, servaient de terrains de parcours pour les moutons ; ils sont maintenant enfrichés et/ou colonisés par des landes à genêt purgatif.