燕山山脈在盆地北部東西走向。西部有杜軍和太行山，三座山形成弧形屏障，環抱海河平原。由於構造斷裂和沈降。在山區形成了幾個山間盆地。海河平原按成因可分為山前沖積扇平原、中部沖積平原和濱海平原。海河的支流從山上流向平原，由於坡度陡降，水流緩慢，泥沙下沈。河床淤積越多，它就越高。我們必須依靠防洪堤來引水。久而久之，河床高於河兩岸地面，形成“半地上河”或“地上河”。河流泄洪能力日益降低，兩河之間形成窪地。每次發生洪水，容易決口泛濫，排水往往積在窪地，無處可排，成為河北省易發生洪澇、澇堿的地區。
海河平原，也被稱為河北平原，東北有壹個西南坡，東南有壹個西北坡。海河的支流從北部和西部的山區流向河北平原，在地勢最低的天津附近匯聚，再通過東部的海河幹流流入大海。盆地內的地質構造可分為北部、西部和東南部三部分。
盆地北部大部分位於陰山、燕山東西向復雜構造帶。西段陰山多由前震旦紀花崗片麻巖和閃長片麻巖組成，局部地區有中生代碎屑巖和大量火山巖。東部燕山山脈廣泛分布震旦系石英巖和矽質灰巖、下古生界淺海沈積頁巖和灰巖、上古生界含煤構造。陰山、燕山地區中生代構造運動強烈，斷裂發育，地面長期隆起。巖石被風化剝蝕，形成了平緩的丘陵和山脈。
盆地西部的太行山是新華夏第三隆起帶的壹部分，東北部由壹系列平緩的復合褶皺組成，東部與河北平原以斷裂帶相連。北部小五臺山脈的巖石為片麻巖、片巖和花崗巖，南部的巖石由震旦系和下古生界沈積的石英巖、砂巖頁巖和石灰巖組成。是永定河、拒馬河、滹沱河、漳河的發源地，桑幹河上遊、葉赫井陘盆地、漳河歙縣巖溶發育，泉水豐富。
盆地東南部的河北平原在地質構造上屬於新華夏第二沈降帶。基底由壹系列北北東向和北東向的隆起和凹陷交替形成，其上有深厚的新生代松散堆積物，厚達數千米。這裏的沈積物除了山麓有沖積扇，沿海有薄薄的海相沈積物外，多為河流和湖泊沈積物。沈積層的某些區域還有第四紀玄武巖噴發夾層。海河流域屬於暖溫帶半幹燥早半濕潤季風氣候。雖然靠近渤海，但渤海是內海，對氣溫影響不大，所以大陸性氣候顯著，氣溫變化快。
海河流域年平均氣溫4-14℃，10℃等溫線大致從河北省東北部的山海關，繞過北京北側，再轉向西南，穿過流域。65438+10月平均氣溫-2~-9℃，除高山外，7月平均氣溫在20℃以上。大部分是23~27℃。
海河流域的年降水量是中國東部沿海流域中最少的，多年平均年降水量為400~700毫米..降水區域分布不均，燕山南麓和太行山東麓降水最多，年降水量700-800毫米，形成弧形雨帶。雨帶有幾個多雨中心，蟬屋、獐(roe)、漫山、鐵嶺口、坡倉等地都位於多雨中心，年降水量在700 mm左右以上。燕山山脈以北和太行山以西遠離大海，處於背風坡，年降水量只有400~600毫米..比如蔚縣、張家口都在400毫米左右，河北平原年降水量500~600毫米，而薊縣、衡水、深澤、束鹿只有400~500毫米，是海河平原降水量最少的地方。
海河流域降水年內分布不均，5-65438+10月降水較多，占全年降水的80%以上。其中7、8月份最多，可占全年降水量的50~60%。降水的集中也是東部沿海省份最為突出。
夏季降水多以暴雨形式落下，暴雨(日降水量100 mm以上)和特大暴雨(日降水量200 mm以上)多出現在太行山東麓和燕山南麓。如10月9日至6月5日發生暴雨1939，北部昌平降水量318.4 mm，南部石家莊降水量351.7 mm。1963期間，海河流域發生特大暴雨，中心位於內丘縣張瑤。七天降水量為2051mm，相當於該地區正常年降水量的3倍，單日最大降水量為865mm。造成了巨大的災難。
海河流域降水的另壹個特點是年變率大，平均年變率在20%以上。最大年變率可達70~80%，最大年降水量與最小年降水量之比壹般為2~3倍，個別站可達5~6倍。如1963年夏季，太行山東麓降水量普遍在900 mm以上，而120~150 mm的夏季，相差6倍以上，有的站甚至達到10倍。
海河流域春季降水量僅占全年的10%左右，春季降水量變化較大。此時正處於作物需水期，有些年份4-5月不下雨，經常發生春旱。
海河流域降水集中、年際變化大、春旱秋澇等現象直接影響著海河的水文特性。海河流域植被覆蓋面積不大，但流域不同部位存在差異。永定河、滹沱河、張卓河上遊，山勢陡峭，流域內黃壤分布廣泛。高寒地區除了零星分布的森林，植被覆蓋度小，暴雨集中，水土流失嚴重，成為海河流域的幾大泥沙來源。
大清河、滏陽河上遊是太行山迎風坡，山勢陡峭，降水豐富。原來森林很茂密。植被覆蓋率高。雖然這裏黃土分布較少，但在建國前，由於亂砍濫伐，森林幾乎遭到破壞，導致60%以上的面積成為光禿禿的山地和丘陵，人為造成了嚴重的水土流失；中華人民共和國成立後，采取了封山育林等壹系列措施保護植被，山上殘存的次生林得到恢復和發展。同時，新造林面積也在逐年增加，水土流失現象逐漸減輕。
潮白、薊運河中上遊處於燕山山脈迎風坡，降水較多，黃土分布較少。海拔1000米以上的山區有成片的森林，海拔1000米以下為次生林和灌叢坡地，植被生長良好。其中長城以北的植被覆蓋度大於長城以南，燕山丘陵區下遊長滿了草，植被較差。目前，海河流域植被覆蓋度小，水土流失普遍且嚴重，海河已成為多沙河流。海河流域是中華文明的發祥地之壹，史前文化豐富，元明清時期成為全國的政治文化中心。早在200萬年前，海河流域就有人類活動。小長梁遺址和馬泉溝遺址發現於永定河支流桑幹河流域，距今654.38±0.36萬年，屬於舊石器時代早期。60-70萬年前，在北京西南周口店的古龍山洞裏，生活著原始人類，我們稱之為“北京人”。在漫長的舊石器時代，從永定河中上遊到張偉上遊的海河流域都有人類活動。約公元前10000年至公元前3000年，海河流域新石器時代遺存主要有:山西峨嵋口石場、河北磁山遺址、河南安陽後崗遺址、山西蔚縣三關遺址，分別分布在桑幹河、滏陽河、子牙河、渭河上。磁山遺址將中國黃河流域種植谷子的記錄提前到7000多年前，填補了前仰韶文化的空白，修正了世界農業史上對種植谷子年代的認識。考古上命名為“磁山文化”，1988年被國務院定為全國重點文物保護單位。
桑幹河流域的涿鹿是黃帝部落的聚居地，這裏馴養牲畜，種植農作物，逐漸發明了畜牧業和農業。相傳黃帝命何占日，昌占月，土地占星，於是有了原始天文學；以至於倉頡造字，下了很大功夫，於是有了最初的文字和歷法；淩倫制作樂器，開始有了音樂的最初創作。不僅如此，他們還發明了養蠶、繅絲和絲織。同時“宮室”的建造始於黃帝時代，這在中國原始建築藝術中是第壹個。此外，在古代文獻中，有黃帝族與族、李氏族、苗族、彜族在涿鹿地區作戰並逐漸融合形成中華民族的傳說。據記載，大禹治水活動主要在黃河流域的中下遊，也就是現在的河北平原。
相傳商朝始祖曾生活在漳河下遊，後在大清河支流沂水上放牧。西周建立了。西周初年，周公平定了東方的叛亂，實行分封制和宗法制度，在全國建立了駐軍。重要的封建國家中，海河流域有兩個:魏和都朝閣(今河南省薊縣以北)，淇水地區是其統治中心；燕，杜集(今北京)，永定河下遊為其統治中心，勢力遠達灤河支流青龍河源。春秋戰國時期，由於鐵器生產工具的使用和普及，農耕技術的改進和水利工程的修建，海河流域的農業有了很大的進步。隨著生產力和社會經濟的發展，壹些經濟大都市已經形成。趙的邯鄲、中山，燕的嵇、魏的濮陽，都是當時著名的城市。特別是邯鄲的“北有卓妍，南有鄭魏”，溝通了中原南北的聯系，促進了區域內外的社會、經濟、思想文化的發展。在這壹時期，代表各個階級和階層利益的各種流派之間展開了激烈的爭論。他們競相辦學著書，形成了古代學術思想史上所謂的“百家爭鳴”的局面，為後世留下了豐富的文化典籍，湧現出許多著名的歷史人物。比如思想家沈導、公孫龍、荀子，政治家燕昭王、趙武靈王，軍事家鬼谷子、孫武，名臣趙勝、藺相如，名將樂毅、廉頗、李牧，水利專家西門豹等。
三國兩晉南北朝時期，海河流域社會動蕩不安，戰亂不斷，經濟社會科學文化發展緩慢。西晉時，許多文人隱居山林，飲酒談玄學，研究經典，作詩，其中以竹林七賢最為著名。據考證，他們的活動地點在渭河上遊(今河南艾博)。西晉滅亡後，中國北方進入十六國時期。其中，漢、、後趙、、後燕、南燕等國都在海河流域。北魏玄學興盛，佛教進壹步傳播，在文學、歷史、藝術、地理、科技等方面都取得了巨大成就。海河流域湧現出許多傑出人物，如地理學家李道元、數學家祖沖之、畫家楊子驊、書法家陸謙和崔月。這壹時期，雕塑和民歌大放異彩，繁榮壹時。隨著佛教的傳播，海河流域大興石窟，其中雲岡石窟舉世聞名。
隋唐時期，由於民族團結，社會相對穩定，海河流域人口增加，水利興修，農業發達，手工業(主要是絲織、制瓷、造紙印刷)興盛，水陸交通便利，商業交流頻繁，經濟、社會、科技文化呈現繁榮景象。隋朝修建了舉世聞名的南北大運河，它的開鑿為鞏固中央政府對東南地區的統治，加強南北經濟文化交流發揮了重要作用。南北朝時期，儒家經典有南北之別。《儒林外史·隋書傳》說:“南方人能化繁為簡，贏得其榮；北學深，枝葉窮。”隋朝繼承了北朝的學術風氣，並發揚光大。在橋梁建設方面，由隋代傑出工匠李春設計建造的趙州橋(位於河北蛟河)是世界上最古老的石拱橋。
唐朝建立後，海河流域文化燦爛，在宗教思想、文學藝術、歷史、科技等方面成就輝煌，產生了、李白藥、李繼孚、陸、高適、劉長卿、賈島、孔、和尚壹行等傑出人物。
北宋時期，宋遼以界河為界，將海河流域壹分為二。靖康之災後，海河流域處於金朝統治之下。宋遼時期，海河流域的制瓷業和寺塔建築業非常發達。在制瓷方面，河北曲陽定窯以其精細的制作、驚人的裝飾技藝和典雅的風致冠，吸引了世界各地的瓷窯紛紛效仿，形成了定窯瓷器體系。以白瓷為代表的定窯瓷系，在宋代各窯中脫穎而出，獨領風騷。“山中雪滿，月色樹下美來”可以略抒其雅韻之壹。與之相伴的，還有磁州窯制度。它的窯址分布在今天的河南、河北、山西三省。重要的窯址有河北磁縣官臺窯、河南鶴壁窯和修武當陽峪窯。在寺塔建築行業，以山西應縣木塔聞名。此外，還有中國現存最高的磚木結構古塔，建於宋代——河北定州開元寺塔、景芝寺塔基宮和方靜府塔基宮、河北正定龍興寺、山西大同華嚴寺遼金寺亭、天津薊縣獨樂寺部分建築。晉代時期，盆地內出現了元好問、趙秉文等著名作家。
自元代以來，海河流域的北京成為歷代都城，海河流域成為中國的政治文化中心，促進了中國經濟文化的發展。