海河流域的北部和西部为山地和高原，东部和东南部为广阔平原。山地和高原18.94万平方公里，占60％；平原12.84万平方公里，占40％。流域内，北有燕山，西北有军都山，西有五台山、太行山，海拔高度一般在1000米上下，最高的五台山达3058米。这些山脉环抱着平原，形成一道高耸的屏障。山地与平原近于直接交接，丘陵过渡区甚短。山地高原内有张宣、阳蔚、涿怀延、大同、忻定、长治等盆地。按成因，平原可分为山前冲积洪积倾斜平原，中部冲积湖积平原和滨海冲积海积平原。平原地势自北、西、西南三个方向向渤海湾倾斜，其坡降由山前平原的1～2‰。，渐变为东部平原的0.1～0.3‰。由于黄河历次改道和海河各支流冲积的影响，平原内微地形相当复杂。一般曾经是黄河和本流域泥沙含量较大的河道流过的地带，地势较高；在这些河道之间的清水河道流过的地带，地势较低，形成了相间的条形洼地，而这些条形洼地又被其它支流冲积所截割，形成若干大小不等的碟形洼地。这种高地与洼地相连的复杂地形，再加上南运河贯穿南北，使南系各河集中于天津入海，给防洪除涝等方面造成了不利条件。