bélyegkép|350x350px|A Kárpát-medence és a Pannon-medence földrajzi térképe Közép-Európában A Kárpát-medence a Kárpátok, az Alpok és a Dinári-hegység vonulatai által körbevett nagy kiterjedésű medence Közép-Európában. Nagyjából a Duna középső folyásának vízgyűjtő területét foglalja magába. A legtöbb nyelvben ez a fogalom nem használatos, hanem a Pannon-medence kifejezést alkalmazzák, amely alatt a Kárpát-medence egy részét, a Kisalföldet, az Nagyalföldet és az azokat összekötő Dunántúli-középhelységet értik.
A Kárpát-medence területén ma számos ország osztozik, ezek közül Magyarország teljes egészében, Szlovákia, Ausztria, Bosznia-Hercegovina, Csehország, Horvátország, Románia, Szerbia, Szlovénia, Lengyelország, és Ukrajna pedig kisebb-nagyobb területrészekkel.
A kifejezés használata bélyegkép|350x350px|A Kárpát- és a Pannon-medence összevetése. A Pannon-medence kifejezést elsősorban a nemzetközi geológiai szakirodalomban használják, és a medencét mint az Alpok, a Kárpátok és a Dinári-hegység által körülvett üledékes és tektonikus süllyedéket hangsúlyozza. A Kárpát-medence kifejezés inkább a közép-európai (különösen a magyar) földrajzi és történeti szakirodalomban elterjedt, és a Kárpátok hegyláncával való topográfiai körülzártságot emeli ki, valamint erősebb történelmi, kulturális és geopolitikai jelentésárnyalata van bélyeg|350px|A Kárpát-medence térképe a történelmi Magyarország feltüntetésével. A Kárpát-medencével átfedést mutató földrajzi fogalmak a Duna-medence, Pannon-síkság, és főleg, a legtöbb nyelvben a Pannon-medence. A Duna-medence jóval tágabb földrajzi egység, amely a Duna egész vízgyűjtő területét felöleli Németországtól Ukrajnáig. A Kárpát-medence ennek a hatalmas földrajzi területnek egy kisebb egységét, nagyjából a középső részét alkotja. A Pannon-síkság kifejezést ezzel szemben nagyjából ugyanarra a területre használják, mint a Kárpát-medencét. A két fogalom közötti különbség az, hogy míg a Kárpát-medence egy egységes területi egészt jelöl, amelyhez alföldi és hegyvidéki területek egyaránt hozzátartoznak, addig a Pannon-síkság alatt a középső Duna-medence valamennyi alföldi, sík vidékét értik, vagyis Európa legnagyobb hordalékkúpját, a folyók által feltöltött sík felszínt. Így a Pannon-síkság magában foglalja például Ausztria, Csehország vagy Közép-Szerbia sík vidékeit is (Bécsi-medence, Morva-medence, Morava-völgy), de nem tartozik hozzá például a Dunántúli-középhegység vagy Erdély, amelyek a Kárpát-medencének szerves részét képezik. A nemzetközi földrajztudományi irodalomban a régió megjelölésére a Pannon-síkság (angolul Pannonian Plain) elnevezést használják, míg Magyarországon a Kárpát-medence kifejezés használatos a történelmi hagyomány alapján.bélyeg|350px|A Kárpát-medence etnikai térképe, 1495 Földtörténet A Kárpát-medence általános topográfiája és kialakulása
Az emberi települések hálózatának kialakulását nagyban befolyásolják a földrajzi környezet adottságai. Nemcsak a domborzat, vagy a folyók, hanem a nyersanyaglelőhelyek is.
A Kárpát-medence geológiai adottságai földtörténetileg érdekes, változatos folyamatok révén jöttek létre. A medence-aljzat sávos (pásztás), parkettaszerű szerkezete a legkülönbözőbb földrajzi helyeken kialakuló lemezdarabokból áll össze, melyek részben összeforrtak és már inaktívak. Az egyetlen tektonikailag aktív lemez-szegély az úgynevezett Balaton-Darnó vonal, ennek irányát a Balaton jól mutatja. A fekükőzeteket (kristályos és palás rétegek) vastag „diluviális” üledék fedi, csak a Sopron-Kőszegi hegységben bukkan helyenként a felszínre, nyersanyagként jelentéktelen mennyiségben és minőségben.
A Kárpát-medence földrajzilag kevésbé jól körülhatárolható képződmény, mint történelmileg. Elsősorban a Kárpátok gerince által határolt terület megnevezésére használják, ez azonban csak Magyarország ezeréves határait jelenti, nem a természettudományos meghatározását. A medence földrajztudományi és geológiai meghatározása ettől eltérő. Földrajzilag a Kárpátok, Alpok és Dinaridák által bezárt hegyközi medence, tehát a belső síkságok felé néző hegylábaknál kezdődik. Geológiailag a Tethys-óceán egyik üledékgyűjtő medencéje, amelyből a Kárpátok kiemelkedett az alpi orogén fázis során. Ennek határa a Kárpátok külső hegylábainál vannak.
Nyugaton az Alpokalja, délen részben a Dráva-Száva vidéke határolja. Minden ezen belüli tájegység önálló módon alakult ki, más és más geológiai eredettel rendelkezik. E fő – geológiailag is elkülönülő – tájegységek a következők: Felvidék (Felföld), Nagyalföld és Kisalföld, Erdélyi-medencék, Erdélyi-középhegység, Északi- és Dunántúli-középhegység, Dunántúli-dombság, Mecsek. Felépítésében elsősorban fiatal (neogén és kvarter) medenceüledékek vesznek részt, amelyekből mintegy szigetekként állnak ki a túlnyomóan mezozós kőzetekből és/vagy neogén vulkanitokból álló hegységeink. A földtörténeti előzmény egyfelől a domborzati- és vízföldrajzi sajátosságok kialakulásáért felelős, másfelől viszont determinálja azt a gazdag ásványi nyersanyagbázist, mellyel a Kárpát-medence, és ezzel Magyarország rendelkezett. bélyegkép|jobbra|400px|Felhőmentes műholdkép a Kárpát-medencéről
A legkorábbi nyersanyag-kiaknázás a térségben a sóbányászat volt. A sótelepek kialakulása a larámi orogén fázist (globális hegységképződési folyamat a kréta végén) követően a földtörténeti harmadidőszak során ment végbe. A Déli-Kárpátok kiemelkedése miatt a korábbi egységes Tethys-öböl a területen kettéosztódott, az északi oldalon, az erdélyi Paratethys medencében sekélytengeri, nagy vastagságú sótelepek halmozódtak fel. A sóképződésnek e módja a lassú térszín-süllyedést igényli: a bepárlódó, lefűződött sekélytengeri brakkok folyóvízi ellátást, a sekélytengeri öblök a süllyedéssel folyamatos tengervíz-vízutánpótlást kaptak, miközben a kivált só egyre vastagabb rétegekben halmozódott fel (például a Holt-tenger vízutánpótlását a Jordán biztosítja, egyébként lefolyástalan, mert a Jordán nem képes annyira megtölteni a medret, hogy összeköttetés jöjjön létre a világtengerekkel, így erős sókiválás tapasztalható az ultrasós vízből). A süllyedés a miocén közepén indult meg, helyenként ma is megfigyelhető, leginkább a Körösök vidékén. A későbbi tektonikus mozgások során a sórétegek több helyen meggyűrődtek, sódiapírok alakultak ki, amelyek utóbb több helyen a felszínre bukkantak. A szovátai Medve-tó környékén a mai napig találhatók felszíni sókibúvások.
A só mellett természetesen egyéb nyersanyagok is képződtek. A Kárpát-medence részeinek kialakulása során végbement vulkanizmus gazdag érctelepeket hozott létre. Az iniciális vulkanizmus nagyjából a mai Kárpátok külső ívén kezdődött, majd a Kárpát-medencén belül délkeletről északnyugat felé tolódott (első ütemben Nándorfehérvár-Temesvár-Arad-Kolozsvár vonalban, másodikban Pécs-Debrecen, harmadikban Zágráb-Miskolc sáv), majd a szinorogén fázis ugyanezt a mozgásirányt követte a Nándorfehérvár-Nagyvárad, később a Balaton-Darnó vonalban. Ezek a jura-alsó kréta idejére tehetők, összefüggésben a Tethys felnyílásával, a húzóerők és a tértágulás okozta árkos beszakadások és térszínsüllyedés miatt. A még korábbi, triász vulkanizmust a Balaton-felvidék diabáz, gabbró és kvarcporfír előfordulása jelzi. A jelentős ásványi nyersanyagképződéssel járó paleogén folyamatok hozták létre a Kárpát-medence belsejében a paleocén-eocén vulkáni ívet, mely Zalaegerszegtől Recskig húzódott. Ennek eredménye többek közt a recski rézelőfordulás. A miocénben gyakorlatilag az egész középhegységi öv aktív volt, majd a vulkanizmus vonalban haladt, melynek első tagja a Visegrádi-hegység (szentendrei Kő-hegy, dunabogdányi Csódi-hegy), innen folytatódik a Börzsönyön, Mátrán, Zempléni-hegységen, a Felvidék (Eperjes-Tokaji-hegység) és az Északkeleti-Kárpátok vulkáni hegységein át a Keleti-Kárpátokig (Hargita), illetve az Erdélyi-szigethegység déli részén, az Aranyos völgyétől délre elterülő Erdélyi-érchegységig. A vulkáni tevékenység fő időszaka a földtörténeti miocén kor (kárpáti, bádeni és szarmata emelet – a Paratethys önálló rétegtani besorolásának megjelöléseivel) volt. A Kárpáti vulkáni ív tagjai nyugatról kelet felé egyre fiatalodnak, nagyjából hasonlóan a forrópontos vulkanizmushoz (Hawaii, Seychelle, Kuril-szigetek, Yellowstone stb.). Ennek ellenére nem a lemez forrópont feletti mozgása okozta, hanem a felszakadó törésvonalak aktivitásának eltolódása. Ezt a vulkanizmus jellege igazolja: nem híg bazaltos, kiömléses tevékenység folyik, amely pajzsvulkánokat hoz létre, hanem andezites összetételű, robbanásos kitörést produkáló. A Csódi-hegy lakkolitja például nem is kitörés eredménye, hanem felszín alatt megrekedő intrúzió. Helyenként még a bazalt is megrekedt egy-egy felszínközeli magmakamrában, a somoskői bazaltoszlopok a tanúi ennek. Az ilyen összetételű és eredetű vulkanizmus fontos az ásványkincsek kialakulásában, hiszen míg a hawaii bazaltvulkánok gyakorlatilag semmilyen ásványkincset nem állítanak elő, addig a törésvonalak mentén felszakadó – vagy szubdukciós árok ellenoldalán lévő – vulkanizmus a kihűlés pneumatolitos és hidrotermális fázisában gazdag ásványlelőhelyeket – ércteléreket, zeolitokat stb. – hoz létre. Az andezites, kvarcandazites, riolitos szubvulkáni testek kialakulásával kísért vulkanizmus lezárásaként a magmamaradék gőzeiből, gázaiból, melegvizes oldataiból a kőzetek repedéseiben érctelérek, elsődleges ércelőfordulások rakódnak le. A Keleti-Kárpátokban a mai napig megfigyelhetők egyes vulkáni utóműködések, gáz- és gőzkifúvások és szénsavas, ún. borvíz feltörések (Tordai hasadék, Büdös-tó, Szováta stb.), a középhegységi területeken pedig sok helyen magas a geotermikus energia szintje, amely hévizes feltörésekkel jár együtt. Végül a pliocénben a Paratethyst szegélyező „frissen” kiemelkedett hegyvidék szolgáltatta a Dés-Brassó, Eperjes-Radna vonalakon, valamint a Felvidék nagy részén található (nemes-)fémbányák készleteit létrehozó vulkanizmust.
A Nagy- és Kisalföld egy mély, egykori tengermedence feltöltődésével jött létre. Amikor ez a süllyedék a Kárpátok felgyűrődésével elzárult a Tethys maradékát képező Paratethystől, a teljes Kárpát-medence – egy kis kivételtől eltekintve – gyakorlatilag egyetlen nagy vízgyűjtőterületté vált. Ennek összes csapadékvize a Vaskapu-szoroson keresztül a Dunában hagyja el a medencét (kivétel: Olt, melynek azonban kicsi a vízgyűjtője). Az Alföld aljzatát alkotó fekükőzeteket átlag három kilométer vastag, de helyenként 8 km-t is elérő vastagságú üledék fedi a miocén-pliocén-pleisztocén korú folyóhordalékból (következésképp a Dunántúli és Északi középhegység egy igen magasra emelkedő mezozós hegységrendszer, amelynek csak a legteteje látható). A mai síkvidékeket valamikor összefüggő víz borította, egészen addig, amíg az üledék magassága el nem érte a Vaskapu tengerszint feletti magasságát. A Duna esése Visegrádtól Bácsig alig két méter, és mind a Tisza, mind a Duna a síkságon alsószakasz-jellegű. A Dunántúli- és Északi középhegység a fekükőzetekből emelkedik ki, gyökérrégiójuk tehát mélyen található. A kiemelkedés még a jura időszakra tehető (az amerikai Sziklás-hegységgel, valamint az Alpok első kezdeményeivel egyidőben), melyet a felszíni fedőkőzetek összetétele mutat (vörös, agyagos, ammoniteszes mészkő, sok helyen bauxittal, amely korabeli karsztosodásra utal).
Földrajz bélyegkép|jobbra|250px|Makrorégiók: északi (sárga), nyugati (rózsaszín), Alföld (zöld), keleti (kék) bélyegkép|jobbra|250px|A Vrátna-völgy a Kis-Fátrában (Fátra-Tátra-vidék) bélyegkép|jobbra|250px|Hortobágyi puszta (Tiszántúl) bélyegkép|jobbra|250px|A Duna Újvidéknél a Tarcal (Fruska Gora) szigethegységgel (Szerémség)
A Kárpát-medence Európa legnagyobb hegységközi medenceegyüttese, amely a miocén kori felszínfordulat után, a Kárpátok kiemelkedésével és a belső területek besüllyedésével, majd a pliocén kori Pannon-tenger kiszáradása során alakult ki.
A talaj vastagsága változó, legvastagabb Pozsonytól egészen Győrig.