華北平原主要是由黃河、海河及淮河等河流沖積而成，所以又稱為黃淮海平原。華北平原地勢坦蕩，海拔高度多在50米以下，自西、西南向東、東北傾斜，並依次分為山麓洪積、沖積扇平原，沖積平原和濱海低地3個景觀帶，它們從山麓向海，大體呈半環狀分布。
華北平原的形成源於距今1.3億年前的壹次地殼運動——燕山運動。這壹運動使河北西部、北部隆起成山，東部沈降為海灣。在華北地區西升東降的同時，從北部、西部山地和高原上流出的灤河、海河、黃河等河流，把從黃土高原帶來的大量泥沙堆積在山前，形成了壹系列大大小小的沖積扇。隨著時間不斷推移，這些沖積扇彼此連接起來，然後又逐漸擴大，最終形成了廣闊的華北平原。
華北平原是華北陸臺上的新生代斷陷區。平原的基底形成於太古代和元古代，蓋層構造主要受燕山運動影響。中生代時期華北平原為隆起區，局部發育了斷陷盆地。新生代以來，斷塊作用活躍，早第三紀時期形成了壹系列次級斷陷盆地；晚第三紀和第四紀時期，堆積範圍逐步擴大，形成了連片的大平原，與此同時平原邊緣斷塊山地相對隆起，大平原輪廓日趨鮮明。新生代相對下沈，接受了較厚的沈積，局部沈積竟達千米。
由於華北平原是由許多河流的沖積扇連接而成的，所以在沖積扇之間形成了很多低窪地。凡是沖積扇與沖積扇之間，河流與河流之間，都是地勢比較低窪、湖沼較多的地區。黃河沖積扇北面，保定與天津大沽之間是海河平原低窪地分布的中心，著名的白洋澱、文安窪和大窪等都分布在這壹帶；黃河沖積扇的東緣與山東丘陵接觸處，是黃淮平原另壹個低窪中心，山東西部著名的微山湖、東平湖等湖泊群就分布在這壹帶。滏陽河、子牙河與漳衛運河之間也是壹片低窪地。低窪地區排水不暢，不僅易受洪水內澇威脅，而且因為地下水位高，幹旱季節存在於地下水中和土壤下層的大量可溶性鹽分，隨毛細管水上升地表，積存於土壤中，易形成鹽堿土。