Равнинность территории Омской области связана с особенностями геологического строения Западно-Сибирской равнины, в основании которой на глубинах от нескольких сот метров до четырех километров и более лежит фундамент, сложенный древними магматическими (граниты, диабазы) и перекрывающими их метаморфическими (гнейсы, сланцы) толщами. В верхней части осадочного чехла имеются многочисленные месторождения различных видов глин и суглинков, строительных песков, торфа и мергелей.
Омская область расположена в среднем течении Иртыша, который, пересекая территорию области с юга на север, делит ее на левобережную и правобережную части.
На левобережье выделяется Ишимская равнина, большая часть которой занята плоскозападинным рельефом, местами плоским (высотой до 140 м). Из-за отсутствия речной сети поверхность равнины слабо расчленена. Выделяется лишь древняя долина - Камышловский лог, пересекающий равнину с запада на восток и занятый цепочкой озер. Характерны многочисленные западины (незначительные понижения), нередко занятые озерами или болотами. Интересны по форме рельефа гривы - плоские грядообразные повышения высотой до 5-6 м, длиной 2-4, редко 10 км. Гривный рельеф наиболее выражен в Саргатском Прииртышье и на Тюкалинском участке. К северу от Ишимской равнины рельеф местности постепенно понижается, минимальная отметка здесь - урез воды на Иртыше - 41 м близ поселка Мал. Бича - самая низкая точка на территории области. На самом юге левобережья выделяется Северо-Казахская равнина (высотой до 142 м).
На правобережье Иртыша расположена Барабинская низменность, пересеченная долиной Оми. Рельеф низменности в восточной части плоско-западинный (высота более 120м). В северной части низменности распространены заболоченные участки. Южная часть правобережья Иртыша изобилует понижениями, занятыми озерами и солончаками. В западной части Барабинской низменности вдоль Иртыша тянется Прииртышский увал (высота до 146м). Западный склон увала круто обрывается к Иртышу, местами высота обрывов 50-60 м. Отдельные участки увала пересекают овраги и лога, характерны оползни. Севернее реки Тары по правобережью Иртыша расположена юго-западная окраина Васюганской равнины. Рельеф местности здесь пологоувалистый, расчленен довольно густой речной сетью. Многочисленны овраги, балки. Наибольшая высота - 150 м близ села Нагорное - самая высокая точка на территории области. Для северной части области характерны плоскозаболоченные поверхности - возвышенность Тобольский Материк (высота более 130 м в восточной части и менее 90 м - в западной).