平原县在大地一、二级构造单元上，属华北辽冀台向斜的一部分。在次级构造单元上，大致由三唐乡刘屯村附近向南至禹城市房寺镇房寺村划线，其西侧为临清市拗断区，东侧属济阳县拗断区；由刘屯村向东北方向延伸扩张的三角形地带属埕宁隆起区。各区之间，均以断裂为界。这些断裂中，有的已上切到新第三系下部地层，有的切错第三系与第四系分界线，有的沿断裂带有新生代玄武岩。如经过王庙镇、前曹镇、王凤楼镇的北东向断裂，以及恩城镇、王打卦乡南部，都有第三系玄武岩存在。
平原县地处黄河下游的鲁西北平原，地势平坦。地形自西南向东北缓慢倾斜，海拔（黄海）高程由27米降到18米，高低相差9米，地面坡降为1/8000～1/10000。但由于古黄河频频大徙、改道、决口，形成了较为复杂的微地貌。按其成因，境内微地貌类型大体可分为6种：
河滩高地 高程为24～27米。其分布主要有三部分，即马颊河西缓岗高地、新鬲津河带状高地、东沙河高地。
缓平坡地 高程为21米左右，坡降1/10000。主要分布在相家河、新鬲津河以东的大部分地区。按其所处位置和形态，自上而下可分为高坡地、平坡地和洼坡地三种类型。
浅平洼地 为古黄河决口尾闾静水沉积或因水的回旋所形成，多呈盘状，分布在缓平坡地内。高程为18.6～18米，地势低洼，呈凹状，排水滞缓。境内较大的浅平洼地有金家洼、三芦洼、谭家洼、石家洼、张官店洼等17个。
背河槽状洼地 呈条状，分布在马颊河与新鬲津河之间的三角地带，两侧为河滩高地，中间低平，形状如槽。高程在18.6米左右，比马颊河西高地低3～5米。
沙质河槽地 为被湮没的古黄河故道。分布有三条，即马颊河西高地中部沙质河槽地、西沙河槽地和东沙河槽地。
沙丘地 零星分布在东、西沙河河槽地带，为水和风作用而成。较大的沙丘有恩城镇周全庄西沙丘、王杲铺镇甜水铺东沙丘等。
平原县历受古黄河大徙、改道、溢决的影响，河流较多。有可能是大禹治水时的洪沟河、赵王河；有黄河第一次大徙故道相家河；有斜贯鲁西北平原的两大河之一的马颊河；还有清代开挖的新鬲津河等。这些河流均属海河流域，流向皆因地势由西南流向东北。新中国成立后，新开挖了德惠新河等干、支流23条，引黄干渠5条，基本形成了以马颊河、德惠新河为干流，各河互济、沟渠纵横、排灌蓄调相结合的水利系统。
