华北平原主要由黄河、淮河、海河、滦河冲积而成。黄河下游天然地横贯中部,分南北两部分:南面为黄淮平原,北面为海河平原。百年来,黄河在这里填海造陆面积2300平方公里。平原还不断地向海洋延伸,最迅速地是黄河三角洲地区,平均每年2~3千米。
地势低平,大部分海拔50米以下,东部沿海平原海拔10米以下。自西向东微斜。主要属于新生代的巨大坳陷,沉积厚度1500~5000米左右。平原多低洼地、湖沼。集中分布在黄河冲积扇北面保定与天津大沽之间。由于黄河挟带大量泥沙以致黄河决溢、泛滥、改道频繁。1949年后进行了改造治理。由于春季蒸发量上升,降水量较少,河流径流量较少,加之以人为原因,华北平原常会出现春旱的问题。
华北平原属暖温带季风气候,四季变化明显,南部淮河流域处于向亚热带过渡地区,其气温和降水量都比北部高,平原年均温8—15℃,冬季寒冷干燥,农作物大多为一年两熟,北部部分地区两年三熟。
华北平原大体在淮河以南属于北亚热带湿润气候,以北则属于暖温带湿润或半湿润气候。冬季干燥寒冷,夏季高温多雨,春季干旱少雨,蒸发强烈。春季旱情较重,夏季常有洪涝。年均温和年降水量由南向北随纬度增加而递减。
黄淮地区年均温14~15℃,京、津一带降至11~12℃,南北相差3~4℃。7月均温大部分地区26~28℃;1月均温黄、淮地区为0℃左右,京、津一带则为-5~-4℃。
全区0℃以上积温为4500~5500℃,10℃以上活动积温为3800~4900℃,无霜期190~220天。平原年降水量500~1000毫米。南部淮河流域800~1000毫米,黄河下游平原600~700毫米,京、津一带500~600毫米。