Dalen har en smal struktur og er kendetegnet ved stejle dalsider, der tydeligt markerer dalen i landskabet. Mattrup Å bugter sig i dalbunden som et gennemgående, centralt landskabselement.
Geologisk dannelse og terræn
Mattrupdalens geologiske profil er i høj grad præget af sidste istid. Mens isen lå over området, blev smeltevand ført under isen i tunneldale, ud mod isranden, Hovedopholdslinjen, i vest. Tunneldale er ofte eroderet dybt ned i underlaget og efterfølgende fyldt helt eller delvist op med sedimenter. Mattrupdalen er et eksempel på en tunneldal, der er delvist fyldt op og derfor stadig optræder i landskabet som en tydelig dalstruktur.
Da isen smeltede, førte dalen smeltevand væk fra isen; i første omgang fortsat mod nordvest. Senere, da isen var smeltet væk fra dalen, vendte strømningsretningen. Nu strømmede smeltevand ned i dalen fra det omgivende landskab og blev herfra ført til den nu opståede Gudenådal. Smeltevandet har på den måde påvirket dalens samlede profil.
Alle steder er dalen kendetegnet ved stejle dalsider, der tydeligt afgrænser dalen som en markant struktur i landskabet. Dalbundens karakter afspejler det skiftende strømningsmønster. Nord for Tirsvad Bro er dalbunden flad og relativt bred og indikerer afstrømning mod nordvest væk fra den isrand, der i en periode havde ophold i dette område. Syd for Tirsvad Bro bliver dalbunden smal og eroderet ned i dalsiden til Gudenådalen. Det indikerer afstrømning mod syd til Gudenådalen.
Dalens overordnede struktur menes at være påvirket af bevægelser i jordskorpen. Det understøttes af, at Mattrupdalen, Bryrupdalen og Skjernådalen har næsten parallelle forløb i landskabet og er kendetegnet ved meget lige strækninger. Samtidig har alle dalene samstemmende ”knæk” med markante retningsskifte, der kan forklares med forkastninger i jordskorpen.
Jordart
I dalbunden er jordarten domineret af ferskvandssand (TS) afsat af smeltevand i den sydlige del af dalen, der har karakter af erosionsdal. I den øvrige del af dalen er jordarten i dalbunden domineret af ferskvandssand (FS), der er aflejret efter istiden, eksempelvis nedskyllet materiale fra dalsiderne.
Dalsiderne består især af moræneler (ML) og i mindre grad smeltevandssand (DS), da disse jordarter dominerer det terræn, som dalen er eroderet ned i.
Hydrologiske forhold
Mattrup Å er et gennemgående landskabselement, der nogle steder er reguleret og andre steder bugter sig naturligt i den generelt smalle dalbund.
Mellem Tirsvad Bro og Vingum Bro breder dalbunden sig ud, og åen er her omgivet af en lavbundsflade, der udfylder hele dalbunden. Lavbundsfladen er i samspil med åen her et betydeligt landskabselement.
