Wyżyna Dobrudży jest zbudowana z trzeciorzędowych wapieni i pokryta lessem, jedynie pasma wzgórz są zbudowane z granitu i kwarcytów. Wchłaniające wodę wapienne podłoże w połączeniu z warunkami klimatycznymi powoduje ubóstwo wód powierzchniowych. Rzeki Dobrudży są krótkie i z reguły okresowe. Niedostatek wody i ciepły klimat zaowocowały stepowym charakterem regionu – udział lasów jest bardzo mały, najmniejszy w Rumunii. Z powodu suszy słabo rozwinięte jest również rolnictwo, tym niemniej uprawia się tu kukurydzę i winorośl.
Wybrzeże Dobrudży na odcinku delty Dunaju i na południe od niej ma charakter lagunowy; znajdują się tu największe jeziora Rumunii. Natomiast odcinek wybrzeża na południe od Konstancy stanowi stromy wapienny klif.
Klimat Dobrudży jest umiarkowany kontynentalny. Jest to najsuchszy spośród regionów Rumunii i Bułgarii – roczne opady nie przekraczają 450 mm. Zimy są bardzo łagodne, lata gorące.
Główne miasta Dobrudży to Konstanca w Rumunii i Dobricz w Bułgarii. Wzdłuż wybrzeża Morza Czarnego rozsiane są liczne kąpieliska.