La position de la Roumanie à la jonction de plusieurs micro-plaques tectoniquement actives (micro-plaques scythique, anatolique, mœsique et transylvaine) détermine sa structure géologique articulée autour de l'orogenèse alpine, dont les Carpates sont un élément, et dont la boucle sud-est est souvent l'épicentre de séismes, comme ceux de 1940 et de 1977. À l'intérieur de cette boucle, le plateau transylvain est surélevé (altitude moyenne ) par rapport aux plaines moldave et valaque. La première est vallonnée par une érosion accentuée au Messinien, alors que le niveau hydrologique de base était très bas et que les cours d'eau ont profondément entaillé le substrat. Ultérieurement, le fond de ces entailles a été en partie comblé. La seconde, comblée plus généreusement au Cénozoïque par les alluvions fluviatiles du Danube, est plus plate. Les roches les plus anciennes, d'âge hercynien, affleurent au sud-est, en Dobrogée. Au Néozoïque des sédiments récents, continentaux, voire éoliens, se sont déposés sur les alluvions fluviatiles et sur les plateaux, avant d'être remaniés par la fonte post-Würmienne. La plaine valaque est largement recouverte de dépôts de lœss.