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阴山山脉西起杭锦后旗的狼山，中段为乌拉山、大青山、灰腾梁山，东段为坝上高原的大马群山。山脉平均海拔1500~2000米，呼和浩特以西相对高差较大，地势高峻，脉络分明。山脉的主峰是西端的呼和巴什格山，海拔2364米。在土默特右旗东北有大青山主峰，海拔2338米。在黄河北岸还有大狼山、大桦背山，都是河套地区的北部屏障。山脉内部的盆地中心及山前地带有数个积水形成的湖泊，著名者有乌梁素海、岱海、黄旗海。山脉南侧的大黑河、昆都仑河皆汇入黄河，但水量较小。

阴山南北气候差异显著，是草原与荒漠草原的分界线。山区植被稀疏，仅在东段的阴坡有小片森林，有白桦、山杨、杜松、侧柏、油…