Wyróżnia się tu następujące mikroregiony: Obniżenie Jeleniej Góry Obniżenie Sobieszowskie Wzgórza Łomnickie Obniżenie Mysłakowickie Wzgórza Karpnickie Wzgórza Dziwiszowskie
W północnej części regionu rozciąga się Obniżenie Jeleniej Góry. Na południowym zachodzie leży Obniżenie Sobieszowskie. Dalej w kierunku wschodnim rozpościerają się Wzgórza Łomnickie i Obniżenie Mysłakowickie.
Niektórzy do Kotliny Jeleniogórskiej włączają część Pogórza Izerskiego do linii rzeki Kamienicy, czyli Obniżenie Starej Kamienicy i Wysoczyznę Rybnicy. Większość badaczy Wzgórza Karpnickie zalicza do Rudaw Janowickich.
Budowa geologiczna Kotlina Jeleniogórska stanowi fragment bloku karkonosko-izerskiego, a dokładniej masywu karkonoskiego. Podłoże Kotliny Jeleniogórskiej budują głównie granity karkonoskie, które przed 300 mln lat wtargnęły w tło skał starszych, tworzących ich geologiczną osłonę. W wielu miejscach wystają skałki zbudowane z granitów, będące wynikiem selektywnego wietrzenia skał. Natomiast powierzchnię kotliny pokrywają utwory wieku plejstoceńskiego: gliny, piaski, żwiry.