Na terenie położonym na południe od Łukowa (w rejonie Domaszewnicy) erozja wodnolodowcowa zdarła powierzchniowy pokład gliny, miejscami odsłaniając ten, który pochodzi aż z poprzedniego zlodowacenia, ze zlodowacenia Sanu II. Pogłębione w interglacjale eemskim doliny podczas zlodowacenia Wisły wypełniały się osadami, a cała wysoczyzna, jak inne niziny środkowopolskie, podlegała procesom peryglacjalnym. Po ostatnim zlodowaceniu pokrywy piasków zostały częściowo uformowane w wydmy i płaskie wały. Miało też miejsce płytkie rozczłonkowanie wysoczyzny na skutek kolejnego pogłębienia dolin. Następnie dna dolin i kotlin wytopiskowych do wysokości korespondującej ze zwierciadłem wód podziemnych pokryła warstwa torfu, szczególnie w dolinach Krzny Południowej i Bystrzycy, a także dopływów tych rzek.
Większe rzeki: w dorzeczu Bugu – Krzna Południowa, Krzna Północna i Klukówka; w dorzeczu Wieprza – Bystrzyca Północna z Małą Bystrzycą i Czarną.
Równina Łukowska obejmuje większą część powiatu łukowskiego, północny fragment powiatu lubartowskiego, zach. połowę powiatu radzyńskiego i północną część powiatu bialskiego.