吴堡县地势西北部高耸，东南部低洼，呈现丘陵连绵的地貌形态，沟壑遍布，河谷幽深。该县海拔介于627米至204米之间，两地之间的高度差达到577米。沟壑占据了吴堡县总面积的47.2%，县境内共有沟道3542条，其中超过10公里的沟道有5条。河流自西向东或自北向南流淌，最终注入黄河，形成了典型的黄土高原丘陵沟壑地貌。东西两部的地貌组合因侵蚀程度不同而有所差异。东南地区黄河岸边水土流失情况恶劣，岩石裸露在外，山脊顶部黄土层很薄，许多红土层显现出来，石质山体覆盖着土壤，悬崖斜坡大多是土石混合结构，沟壑深邃，山坡陡峭，地表支离破碎。西北区域水土流失现象十分严重，现阶段侵蚀程度比东南地区更为显著，呈现典型的黄土峡谷地形，沟壑分布密度达到每平方公里4到6公里。中部地区水土流失程度不高，尚存部分残塬，塬面已经遭到破坏，分割成东、中、西三条塬。塬面东西较窄，南北较长。三道塬由西到东呈现行书“川”子形。
公元431年，北魏攻灭赫连氏建立的大夏国，随后设置朔方郡，如今的吴堡地区被划归朔方郡的政和县管辖；到了西魏废帝元年（552年），该县被更名为延陵县；到了隋朝开皇十七年（597年），又再次被命名为延福县。政和县、延陵县以及延福县这三个时期的行政区域，都涵盖了现在绥德县义合镇以东的部分，以及清涧县北部地区的部分区域。
五代十国时先属后梁、后唐、后晋、后汉，后属北汉，疆域无考。
宋开宝九年（976），定难军节度使李光睿攻占了北汉的延福县，吴堡寨因此归入宋朝版图，太平兴国年间又重新划归绥州延福县管辖。熙宁年间之后，该地被西夏国夺走。元丰五年（1082），宋朝收回了吴堡寨，使其再次归属于石州定胡县。延福县的面积与唐朝时期相同，而吴堡寨的面积则和现在大致相等。
金朝和元朝期间，这个地区的范围变化没有详细记录。明朝和清朝的时候，情况跟现在基本差不多。在吴堡和佳县交界的沙坪上村，东边归吴堡管辖，西边归佳县管辖。李家湾村完全属于吴堡，温家湾村东边归吴堡，西边归佳县。在吴堡和绥德交界的王常家山村，东边归吴堡，西边归绥德。到了清朝末年，李家湾村和沙坪上村都完全划归佳县了。1961年，王常家山村和赵家山村划归绥德县管辖，温家湾则归吴堡县；塌子沟村以天沟为分界线，西边区域属于绥德，东边区域归属于吴堡，这种划分方式沿用至今。
县界的南部边界，康家塌村和绥德县枣林坪乡石岔村相接；西南部，黄路焉村和绥德县石堆山相连；北部边界，岔上镇紧挨着佳县的螅镇、刘家坪；西北部，温家湾村与佳县康家港乡的麻地沟、沙坪上村相邻；西部边界，霍家山村和绥德县大庄里村相依；东北部、东部和南部，黄河蜿蜒环绕，与山西省临县索达干乡、碛口乡，柳林县孟门乡、军渡乡隔河相望。这个县从东到西的宽度达到26.8公里，从南到北的长度为30.4公里，其整体占地面积共计418.5平方公里，相当于62.77万亩。