Die Hochflächen des Welzheimer Walds bilden zu den angrenzenden Talräumen im Süden und Westen einen Stubensandsteinsaum mit wenigen aufgesetzten Knollenmergel-Lias-Kuppen. Die Reliefenergie ist beträchtlich, die etwa 500 m ü. NN liegenden Platten werden durch rund 200 m tief eingeschnittene Täler gegliedert, die sich in den Oberläufen reich verzweigen. Die Talhänge werden durch Runsen gekerbt. Die Haupttäler weisen breitere Schottersohlen und kastenförmige Anklänge auf. Infolge der Erosion sind die Böden frisch lehmig-sandig, nur die Knollenmergel liefern tonigere Böden. Diesem Hochflächensaum schließen sich die Welzheim-Alfdorfer Liasplatten an, die durch Bäche in vier schmale, Nord-Süd gerichtete Riedel aufgelöst sind. Hier herrschen sandige Böden vor, die teilweise von einer lehmigen Decke überlagert sind. Die gefällsarmen Muldentäler durchschneiden den Lias und sind in den Knollenmergel eingesenkt. Dieser Teil der Landschaft liegt in einer Höhe von 460 bis 530 m ü. NN. Den nordöstlichen Teil der Landschaft bildet eine weitere Hochfläche, deren Relief und Böden der Stubensandstein bestimmt. Sie ist wieder stärker zertalt, jedoch sind die auf 430 bis 470 m ü. NN gelegenen Ausraumgebiete hier nur etwa 70 m eingeschnitten. Der südwestliche Saum ist größtenteils bewaldet, im übrigen Teil beschränkt sich der Wald auf die Sandsteinhochflächen und Talflanken.
Die Waldbestände bestehen weitgehend aus Nadelhölzern. Auf den Offenlandflächen halten sich Acker- und Grünland etwa die Waage. Vereinzelt sind auch Streuobstflächen vorhanden. Der Welzheimer Wald hat auch eine Bedeutung als Naherholungsgebiet.
Die größeren der fünf NSG der Landschaft umfassen Oberläufe der Wieslauf und der Lein bzw. ihrer Zuflüsse. Wertvolle Lebensräume der Landschaft sind v.a. bodensaure Waldbestände, Fettwiesen und -weiden und Streuobstflächen.