Das Schweizerische Mittelland ist Teil des riesigen Molassebeckens, das von Genf bis weit über Müchen hinaus reicht. Das Becken besteht aus Mergel, Sand- und verschiedenen Konglomeratgesteinen, welche nach der Alpenfaltung von Flüssen abgelagert wurden. Später in der Eiszeit haben Gletscher die Landschaft stark verändert. Auch das Mittelland weist verschiedene Hügelzüge auf, die primär durch eiszeitliche Gletscherablagerungen entstanden sind. Im Solothurner Mittelland finden sich verschiedene Moränenhügel und erratische Blöcke die auf eiszeitliche Gletscher zurückzuführen sind.
Dank des relativ flachen Talbodens liegen im Mittelland die grössten Landbau-, Industrie- und Siedlungsgebiete.
Ebenes Mittelland
In den ebenen Gebieten des Mittellandes haben sich Flüsse wie Aare und Emme nach der Eiszeit ihren Weg gebahnt und die Umgebung von Zeit zu Zeit überschwemmt. Von diesen Schwemmflächen sind heute nur noch wenige Feuchtgebiete vorhanden, wie zum Beispiel in der Selzacher- und Grenchnerwiti.
Die anderen Flächen wurden drainiert und sind heute intensiv landwirtschaftlich genutzt und überbaut. Das ebene Mittelland weist heute ein dichtes Netz von Siedlungen, Verkehrswegen und landwirtschaftlich genutzten Flächen auf, dafür ist praktisch kein Wald mehr vorhanden. Auch sonstige naturnahe Gebiete finden sich nur noch in vereinzelt ausgeschiedenen kleineren Schutzzonen in dieser intensiv genutzen Landschaft.
Hügeliges Mittelland
Die Hügellandschaften des Mittellandes wie zum Beispiel im Bucheggberg und im äusseren Wasseramt im Kanton Solothurn sind durch eiszeitliche Landschaftsformen geprägt (Molassesandstein, Moränehügel, Seen, erratische Blöcke).
Neben den vielen Wäldern sind hier auch die zwei kleinen Grenzseen des Kantons Solothurn anzutreffen: der Inkwiler- und der Burgäschisee. Angrenzend an den Burgäschisee liegt das geschützte Moorgebiet "Chlepfibeerimoos".
Charakteristisch sind hier die sanften Hügel und Mulden mit einem Mosaik offener Landwirtschaftsflächen und grossflächigen Feuchtwäldern.
