В тектоническом отношении эта орографическая структура соответствует зоне Центрально-Уральского поднятия. К ней относятся правобережье Сакмары выше г.Кувандыка (хр.Шайтантау), Сакмаро-Блявинское междуречье и собственно Губерлинские горы, представляющие собой контрастный приречный мелкосопочник на правобережье Урала от Хабарнинского ущелья (г.Новотроицк) до устья Киндерли и несколько ниже (с.Подгорное). В этом геоморфологическом районе развиты разнообразные осадочно-вулканогенные породы силура-девона, метаморфические породы рифея и венда, интрузивные породы ультраосновного состава.
Наиболее высокая часть Сакмаро-Губерлинского мелкосопочника, хр.Шайтантау, достигает в пределах Башкирии 570 - 600 м, а в пределах области - 573 м. Хребет представляет собой междуречье Сакмары и Куруила, его узкая плоская поверхность сильно расчленена многочисленными, глубоко врезанными долинами мелких речек и ручьев. Глубина врезания речной сети здесь максимальная в области и достигает 150 - 200 м при ширине долин всего в несколько десятков метров. В отличие от правобережья Сакмары, на ее левобережье, в бассейнах Катралы, Кураганки и Блявы, в результате речной эрозии остатки древней денудационной поверхности полностью уничтожены. К востоку от этого района находится абразионно-аккумулятивная равнина Сакмаро-Губерлинского междуречья (Саринское плато). Ее южные сильнорасчлененные склоны и образуют останцово-мелкосопочные Губерлинские горы.
Поверхность Губерлинских гор глубоко расчленена балками и представляет собой сложные системы сближенных конических, резко очерченных сопок. Относительные высоты здесь также, как на Шайтантау, достигают 200 м. Степень расчлененности и относительные высоты сопок уменьшаются по мере удаления от рек и приближения к Саринскому плато, окаймляющему мелкосопочник. Среди нагромождения бесчисленных островерхих холмов сохранились неразмытые участки плато, имеющие вид высоких плоских островов с сильно изрезанными склонами (г.Сырт, 447 м; урочище Чертово Городьбище, 436 м). Подобный характер имеет рельеф и к югу от р.Урал в бассейнах Алимбета и Айтуарки и на междуречье Киялы-Бурти и Алимбета (хр.Актыкыл, 414 м). Реликты нерасчлененного плато имеют высшие отметки до 445 м.