一、地形、地貌
华北平原位于我国东部地区，北靠燕山，南抵黄河，西依太行山，东濒渤海，为我国三大冲积平原之一。地理坐标为东经112°30'～119°30'，北纬34°46'～40°25';总面积140683km2。
华北平原地势自北、西、南三个方向向渤海湾倾斜，按成因和形态特征可将其划分为:山前冲洪积倾斜平原，中东部冲积湖积平原，黄河冲积扇及滨海冲积海积平原。山前冲积洪积倾斜平原区位于平原西部的太行山和北部的燕山山前大致呈带状分布，由一系列发育的冲积、洪积扇裙组成的倾斜平原，它是华北平原的最高地形部分，海拔高度100m左右，地面坡降较大，一般为1/200～1/500。组成岩性多为粗砂、卵砾石等较粗颗粒物质。中东部冲积湖积平原区主要由海河、滦河及古黄河等水系的冲积物组成。区内地势较低，海拔高度多低于50m。北部自西北向东南倾斜，南部自西南向东北倾斜至天津附近地势最低，海拔高度仅3m左右。区域地势低洼，河道迂回曲折，形成半封闭的湖沼洼地、积水洼淀等。组成岩性的颗粒很细，以黏性土为主。黄河冲洪积扇由黄河冲积、洪积而成，以黄河大冲积扇为其主体。地势沿黄河流向自西南向东北微倾斜，坡度0.1‰～0.2‰。由于黄河多次改道，形成一些洼地、坡地、岗地等微地貌景观。黄河由西向东横穿华北平原南部，由于黄河是世界著名的“地上悬河”，宽阔的河道高出两岸堤外平原3～8m，成为淮河和海河两大水系的分水岭。滨海冲积海积平原区大体沿渤海湾分布，呈半环状分布于沧州地区东部和唐山地区南部等地。区内地势低平，海拔多在4m以下，为冲积海积平原。第四纪海水曾多次入侵，是全新世晚期形成的陆地。多为地势低洼的盐碱地，高出地面2～3m。有一系列洼地，由于排水不畅，多形成泥沼、洼地和沙堤。可分为滨海低平原区、沿海涂滩洼地区。
在平缓倾斜的大平原上，多种复杂的大地貌和小型地貌交错重叠，有大型冲积扇、扇间洼地、河道带、河间带，也有河口三角洲、岗地、浅碟状洼地和条状背河洼地等。主要大型洼地有白洋淀、永年洼、大陆泽、宁晋泊、大浪淀、东淀等。上述特有的地形地貌对地表径流、地下水的运动和富集、地下咸水的形成与赋存、盐碱地的分布都具有重要的控制作用。
二、水文、气象
华北平原属海河、滦河及黄河流域，此外还有徒骇河、马颊河、河北沿海诸河等直接入海的小河流，共有大小河流近60条。
华北平原属欧亚大陆东岸暖温带半干旱季风型气候区，冬春寒冷干燥，夏季炎热多雨，多年平均降水量一般为500～600mm，滨海地区降水量较多，约600～650mm。冀中平原辛集、南宫、衡水一带受泰山、沂蒙山雨影和北来气流下沉作用的影响，降水量减少，多年平均降水量不足500mm，为平原区降水低值区。全区降水量在年内分配不均匀，全年降水量80%集中在汛期6～9月份，往往春旱秋涝。降水量年际变化大，少雨年份大部分地区降水量不足400mm，多雨年份大部分地区降水量多于800mm。年平均气温10℃～15℃，全年一月份温度最低为－1.8℃～1.0℃，七月份温度最高，在26℃～32℃之间，最高气温在40℃以上。全年日照时数为2400～3100h。无霜期在200d以上。水面蒸发量为900～1400mm。
三、地质、构造
华北平原在大地构造分区隶属中朝准地台的华北断拗。其中又分布着冀中坳陷、沧州隆起、黄骅坳陷、埕宁隆起、济阳坳陷、临清坳陷、内黄隆起及开封坳陷等次一级构造单元。
华北平原是一个大型中新生代的沉积盆地，基底由太古宇和下元古界经过褶皱变质形成的一套复杂变质岩系组成，盖层由中上元古界、下元古界和新生界两套沉积层组成，前者为海相碳酸盐岩，后者为陆相碎屑岩。区内上奥陶至下石炭统普遍缺失。
华北平原震旦纪时是准平原，寒武纪、奥陶纪时是稳定的陆缘海，中奥陶世后整体上升，直到中石炭世再度下陷接受沉积。此期间构造运动以升降运动为主，岩浆活动比较微弱。晚三叠世的印支运动后该区进入大陆边缘活动带发展阶段，燕山运动使其盖层遭受强烈的褶皱和断裂变动，并伴随有大规模的中酸性为主的火山喷发和花岗岩浆侵入，使原有构造格局发生了根本的变化，形成了一系列北北东和北东向排列的隆起和坳陷相间的次级构造和深大断裂，成为目前该区隆起坳陷构造格局的皱形。燕山运动晚期以来，华北平原继承性活动且以强烈升降运动为主，接受了巨厚的中新生代的沉积。第四纪本区新构造运动仍然很活跃，并伴有火山活动和地震活动。在东部沿海地区曾发生多次海侵活动。第四纪以来，曾多次出现冷暖交替的气候变化。太行山东麓及燕山南麓有过多次冰川活动，致使第四纪沉积物具有明显的冰川、冰水活动特征，这对于本区地下水含水层的划分和咸水体的形成有直接关系。
新生界地层在平原中广泛分布，一般厚度为1000～3500m，最厚达5000m。其中以古近-新近系沉积最厚，基本构成了平原基底。第四系沉积物的成因及厚度明显地受基底构造控制，并受古气候、古地理环境制约。坳陷区第四系最大厚度可达600m以上，在隆起区及平原南部厚度变小，约200m。