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太行山系的范围始终是有争论的，因为太行山以东是平原，争论不外有三个方向，南方是否包括中条山、王屋山？向北与燕山的分界在哪？向西是否包括太岳、恒山？
晋代的郭缘生在《述征记》中说：“太行山首始于河内，北至幽州。”这也许是历史上对太行山范围的最早定义，虽然这个定义显得略而不详。河内，乃新乡以西、黄河以北、王屋山以东的南太行山前冲积平原，包括现在河南的济源、沁阳、博爱、修武、辉县、获嘉、武陟等平原地区。河者，黄河也；内者，相对于外者也。由于这一冲积平原夹于南太行山与黄河南岸的邙山、嵩山之间，可以说此段黄河仍在山“内”，两岸均有大支流汇入黄河，而当黄河离开此段，完全进入山“外”的广袤平原后，由于泥沙淤积，河床垫高，黄河不但不再吸纳支流，反倒成了海河水系与淮河水系的分水岭。“太行山首始于河内”，即认为太行山的起始之端在济源、沁阳、修武一带的南太行，这种位序的含义是值得玩味的。“北至幽州”，西晋的幽州包括了西起灵丘、阳原，东到乐亭、秦皇岛，北达张家口、宽城的广大地域，因此郭缘生所说的太行山包括北京西山、军都山似乎是没有问题的。
中国的现代地质学之父丁文江，曾于1913年到太行山考察，他在记述这次考察的《太行山里的旅行》一文中，由对太行八陉的疑问，进而讨论了太行山的范围问题。他指出，如果按太行八陉的说法，那么从黄河北岸起，一直到河北的昌平（今属北京），都是太行山。但丁文江认为：“太行山的范围似乎不应如是的广大，因为从河南的济源、沁阳，到河北的阜平，山脉是南北行的，这是所谓真正的太行山。从阜平起，山脉转向了东北，所以绕到北平的北面，再向东连到榆关，这一段地质的构造极其复杂，与太行本身不同。我的朋友翁咏霓（即翁文灏，与丁文江齐名的另一位中国地质学的奠基者）先生把它叫做燕山。如是则八陉里面的军都陉、飞狐陉和蒲阴陉都在燕山，而不在太行。”
管述奎、吴登明在《地理知识》1979年第12期的《太行山》一文中，是这样描述太行山范围的：“太行山北起河北拒马河畔，南到黄河北岸，山脉走向由东北而西南，到河南辉县，转为东西方向，王屋山就是它西部的尾闾部分。”这里对太行山的北界仍没有很清楚的说明，但至少包括了阜平至易县这一段翁文灏认为是燕山的部分；对于南界则明确把王屋山作为太行山西延的一部分。但他们认为太行山起始在北，尾闾在南，这和历史上太行山南首北尾的概念是不一样的。
山岳踏查俱乐部认为：一个民间的户外运动群体，在2008年11月编制的太行山系图中，则提出了一个范围还要广大得多的太行山的概念，即包括了中条山、王屋山、太岳山、系舟山、五台山、恒山、北京西山、军都山在内的太行山系。
《中国国家地理》杂志认为：狭义的太行山，按照其主脉的自然延伸，南段应包括王屋山乃至中条山。如果更极端地来看，崤山、熊耳山也应包括在内，北段应包括北京西山、军都山。
广义的太行山系，应当包括太岳山、系舟山、五台山，但不宜包括恒山。因为太岳山、系舟山、五台山与狭义的太行山之间，没有平行主山脉的大河流相隔，其间虽有盆地，但都是分散的连通性较差的盆地。太行山系真正的西界，应该是山西中部纵贯南北的汾河盆地或汾河地堑，山西的地势习惯上被称为“左手太行，右手吕梁”，是有道理的。恒山与五台山之间，被滹沱河上游的宽阔盆地隔开，这个包括山西忻州、定襄、原平、代县、繁峙等重要城镇的盆地，实际上是山西中部雁列式断陷盆地带的北延部分，广义的太行山系应该是在这个盆地带的东侧，而恒山已是这个盆地带西侧的山脉了，它向西南也与吕梁山脉相接。
“河北乡土志”认为：狭义的太行山包括王屋山和中条山、北京西山，但不应包括军都山，太行山和燕山以关沟为界。广义的太行山应包括同蒲铁路以东所有山脉，向北以张家口洋河为界。
太行山又分南北太行，地质、地貌有区别：根据太行山的地质剖面分析，可分为六层，从下到上分别为，古老变质岩、红色嶂石岩、白色石灰岩、黑色含煤层、中生代岩层和新生代黄土。山西五台－河北平山为南北太行的分界，河北平山以北，红色嶂石岩缺失，老白云岩层直接压在古老变质岩上，而平山以南，老白云岩层缺失，新石灰岩层直接覆盖在红色嶂石岩之上。河北的白石山、狼牙山、北京的十渡区域等都是白云岩或白云石大理岩。
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