界首县居于华北台地，豫—淮台褶带的淮南坳陷区的西部。古生代曾是一片海域，后历经地壳运动到中生代之后，海水消退，逐渐形成湖泊、沼泽。经黄河、颍河、泉河泛滥，侵蚀堆积，尤其是黄河多次泛滥漫流，形成了土层深厚，略向东南倾斜的平原。
1973年12月安徽省323地质队在境内进行水文勘探，(限于∠50米)。兹依据不同岩性特征分述如下：
全新统下段：为早期河流沉积。厚度15至25米。顶部均有一层灰黑色淤泥质粘土或亚粘土，含有较多的淡水螺和河湖相的蚌壳碎片，漫滩相为黄褐色亚粘土，或棕黄色粉沙、亚沙土，分布较为普遍，厚度5至20米。河床相为灰色、灰黄色粉沙、细沙层，局部有中细沙，主要分布在光武以北地带，南部砖集、胡集一线亦有分布，发育较差。
全新统中段：为中期河流沉积。厚度17至28米，具有二元结构。河漫滩相：一般为黄褐色亚粘土、亚沙土，厚度5至13米。河床相：多为灰黄粉沙、细沙，厚度5至14米，有一层灰黑色淤泥质亚粘土，含有较多的白色平卷螺化石。
全新统上段：近期河流泛滥堆积，见于颍河、泉河两侧及北部地区，厚度0至4米。在垂直方向上，单层厚度小，层次多，在水平方向上沉积规律是自远河至近河，沉积颗粒由细变粗。变化规律是，棕红色粘土——浅黄色亚粘土——浅黄色粉沙，沿主流方向，多为亚沙土或粉沙。
县境属沉积平原，地势平坦。海拔高度在32.5至38.2米之间，相对高度5.7米，西北稍高于东南，自然坡降为七千分之一至万分之一。颍河横贯中部，泉河流经南部边缘，由于历史上河流经常泛滥改道，交互沉积和历次黄泛的影响，平原地表并不平整。可分为两部分：
北、中部黄泛平原区：面积377.19平方公里，占土地总面积的56.52%。分布在颍河以北的城郊区、光武区、芦村区和颍河南岸的陶庙区北部地区。又可分为黄泛高滩地、黄泛低滩地、黄泛缓倾斜地和黄泛围间洼地4种类型。除黄泛围间洼地外，大多为沙土、淤土、两合土，黄泛层厚度不一，厚者2至3米，薄者只有0.1米。由于近代耕作熟化而形成的黄潮土，成为境内农业生产的“粮食囤”。黄泛围间洼地，仍是砂礓黑土，地势低洼，易遭涝害。
南部河间平原区：面积为290.1平方公里，占土地总面积的43.48%，分布在砖集、胡集两区及陶庙区南部。又可分为湾地、阶地、河间洼地和微斜地4种类型。阶地紧靠河岸，地势较高，主要是棕壤土；湾地在泉河与阶地之间；离河道较远地方为河间洼地，地势平坦低洼，中间分布着许多大小不一的碟形封闭洼地，汛期地表积水，呈浅湖状景观，群众称为“湖地”，主要是砂礓黑土；在阶地与河间洼地之间是微倾斜地，地势微凹，主要是砂礓黄土和砂礓黑土。
境内“湖地”较多，历经改良和治理，现均为良田。
界沟湖位于段寨乡境内，西至河南省沈丘县付井乡。据《正德颍州志》载：界沟湖在颍州西140里，为黄河水道淤隔成湖，长30余里。湖之南3里又一小湖，亦长二、三里。成化年间(1465至1487年)颍州同知刘节，曾督民开两渠泄水，夷高湮下，多成腴田。
莲浦又名王湖，古名王湾湖。位于城郊区肖楼乡境内，东至鸭王、王福庄，西至王何、夏官庄，北至房庄、东刘庄，南至大沈、王老家，万福沟流经中部。“莲浦风香”原为太和县八景之一。明万历二年(1574年)《太和县志》载：“昔日满植莲花，当暑盛开，清香远播数里。”民国时期已淤平。
郑家湖位于陶庙区田营乡境内。相传隋时蓼人郑祥远长据于此，后人呼为郑家湖。正德年间(1506至1521年)又呼为白洋湖。乾隆《颍州府志》载：“界沟湖之水，自沟引而东下入白洋湖，今堙其半，土见处可耕稼，下者水族繁盛。”
陶庄湖又称陶中湖，陶庙区西部，东流入柳河。
彭湖位于陶庙区王集乡境内，面积约15平方公里。1958年兴修水利，挖沟11条，实现河网化。
上聂湖位于城郊区靳寨乡境内。至民国14年(1925年)聂马、冢子聂等村仍积水，呈浅湖状。
境内还有仓沟湖、马湖、王南湖、曹湖、申湖等。