Theo nguồn gốc phát sinh, tỉnh Thái Nguyên có 23 loại đất chính được chia thành 3 nhóm chủ yếu là đất ruộng, đất đồi và đất núi.
- Nhóm đất ruộng : gồm 12 loại đất
Đất phù sa được bồi đắt hàng năm; đất phù sa ít được bồi đắp; đất phù sa không được bồi; đất phù sa ven suối; đất phù sa phủ trên nền feralít; đất phù sa phủ trên nền feralít bạc mầu; đất feralít biển đổi do trồng lúa nước; đất feralít biển đổi do trồng lúa nước bạc mầu; đất dốc tụ bạc mầu; đất dốc tụ trồng lúa nước; đất thung lũng; đất lầy thụt.
Tổng diện tích đất ruộng khoảng 35.000 ha chiếm 10% đất nông nghiệp của tỉnh. Loại đất này hiện đang sử dụng để trồng lúa và các cây hoa mầu lương thực, cây công nghiệp ngắn ngày.
- Nhóm đất đồi : gồm 6 loại theo nguồn gốc phát sinh như sau:
Đất feralít nâu vàng trên phù sa cổ; đất feralít nâu vàng trên macma axít; Đất feralít vàng nhạt trên đá cát trắng; đất feralít đỏ vàng trên đá biến chất; đất feralít đỏ nâu trên đá vôi; đất feralít đỏ nâu trên đá macma trung tính.
Nhóm đất đồi khoảng chiếm 29,7% tổng diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh (105.000 ha). Loại đất này chủ yếu là đất rừng đã bị khai thác cạn kiệt thành đất trống đồi trọc. Hiện nay, một phần diện tích đất này được sử dụng để trồng rừng, một phần được sử dụng để trồng các loại cây công nghiệp như chè và cây ăn quả. Diện tích đất đồi chưa sử dụng của tỉnh Thái Nguyên còn khá lớn.
- Nhóm đất núi : có chung nguồn gốc phát sinh như nhóm đất đồi, ngoài ra có hai loại đất đặc thù của vùng núi đó là : đất feralit mùn trên núi cao; đất núi đá. Nhóm đất núi chiếm 61,3% diện tích đất của tỉnh, phân bố ở độ cao trên 200 mét hình thành do phong hoá mác ma, đá biến chất và đá trầm tích. Loại đất này chủ yếu sử dụng vào lâm nghiệp, rừng đầu nguồn, rừng phòng hộ, rừng kinh doanh... nhưng cũng có một số diện tích để trồng cây đặc sản, cây ăn quả, một phần trồng cây lương thực ở vùng cao.