【地形地貌】临安区属江南地层区中江山至临安地层分区，境内地层自元古界震旦纪至新生界第四系，除中生界三叠系和新生界第三系缺失外，均有发育；区域构造属扬子准地台钱塘台褶带。在漫长的地质年代中，受印支运动和燕山运动的作用，构成境内地形地貌的多样性和奇特性。境内地势自西北向东南倾斜，区境北、西、南三面环山，形成一个东南向的马蹄形屏障。西北多崇山峻岭，深沟幽谷；东南为丘陵宽谷，地势平坦，全境地貌以中低山丘陵为主。西北、西南部山区平均海拔在1000米以上，东部河谷平原海拔在50米以下；西部清凉峰海拔1787米，东部石泉海拔仅9米，东西海拔相差1778米，为浙江省罕见。境内低山丘陵与河谷盆地相间排列，交错分布，大致可分为中山—深谷、低山丘陵—宽谷和河谷平原三种地貌形态，中山（海拔1000米以上）面积占5.4％，中低山面积（海拔800米～1000米）占8.8％，低山面积（海拔500米～800米）占18％，丘陵岗地面积（海拔100米～500米）占57.4％，河谷平原面积（海拔100米以下）占10.4％。

【天目山脉】临安境内山脉分北、南两支，北支为天目山脉，南支为昱岭山脉。天目山脉为浙江省主干山脉仙霞岭北支，由江西怀玉山经安徽黄山逶迤入境，横亘境内西北部，总体走向从西北向东南，西起浙皖边界清凉峰（海拔1787米），东至临安与余杭交界的窑头山（海拔1095米）。其主脉自清凉峰向东北逶迤，有龙塘山（海拔1586米）、长坪尖（海拔1226米）、马啸岭（海拔1502米）、百丈岭（海拔1334米）、纤岭（海拔1014米）、千顷山（海拔1347米）、照君岩（海拔1449米）；支脉纵横，有柳岭（海拔730米）、芦塘岭（海拔885米）、尖山岭（海拔853米）、康山岭（海拔948米）、滴水岩（海拔1217米）等。主脉经道场坪（海拔963米）向东北后，地势下降，有桐关岭（海拔536米）、千秋关（海拔398米），至老虎坪地势回升，即为并峙区境北的东、西天目山。西天目山（海拔1506米）和东天目山（海拔1479米）双峰之北，与安吉交界，东去有龙王山（海拔1587米）、仰天坪（海拔1248米）、平顶山（海拔1109米）、茶叶坪（海拔1141米）、草山（海拔1122米）、大山岭（海拔988米）、木公山（海拔1059米）、红桃山（海拔1029米）、窑头山（海拔1095米）等，山势向东趋低，自与余杭区交界的径山起，山势渐成尾闾，消失于杭州湾和杭嘉湖平原之间。

【昱岭山脉】昱岭山脉在境内西南部。自清凉峰始，沿浙皖边界向南延伸，经石耳尖（海拔1172米），过昱岭关（海拔508米）至搁船尖（海拔1477米）折东，有雨伞尖（海拔1459米）、大岭塔（海拔1446米）、牵牛岗（海拔1489米），大岭塔至牵牛岗一线北侧，在区境内有大明山千亩田，主峰海拔1280米，北坡为七峰尖。自大明山东去，山势稍降，散布为海拔1000米以下山峰。至湍口镇洪岭村、潜川镇马山村之间，有和尚坪（海拔1082米）、扁担山（海拔1061米）、留尖山（海拔1135米），从西向东呈带状隆起，绵延4000米后，山势趋缓，为海拔500米左右的丘陵。

【低山丘陵】低山丘陵在区境中部、南部、东部，为天目山脉和昱岭山脉的延伸，南苕溪、中苕溪、天目溪、昌化溪切割而形成大片低山丘陵。南苕溪流域：区境内主要低山丘陵区。干流自太湖源镇的临目、杨桥、浪口以下；支流锦溪自玲珑街道的夏禹桥以下，地势开阔，山丘低缓；也有平地拔起的如大王山（海拔560米）、米积山（海拔407米）、九仙山（海拔392米）、玲珑山（海拔358米）等；锦城街道横溪、横潭以下，至青山湖街道，为全区最大的河谷小平原，沿溪有华石岩（海拔125米）、功臣山（海拔157米）、安国山（海拔92米）、石镜山（海拔92米）、琴山（海拔139米）、鹤山（海拔236米）、公山（海拔311米）、母（姥）山（海拔171米）、青山（海拔150米）、大涤山（海拔299米）等。中苕溪流域：高虹镇高乐村、青山湖街道庆北村以下，亦属低山丘陵，并有河谷小平原。高虹镇与锦北街道之间有双林山（海拔413米）。天目溪流域：各支流自天目山镇、太阳镇以下，经於潜镇郊至潜川镇乐平村，形成大片丘陵宽谷与河谷小平原。有於潜镇的甲子山（海拔419米）、鹤山（海拔453米）、绿筠坪（海拔140米）、凰山（海拔298米）、地风山（海拔261米）、乌金山（海拔368米）、西菩山（俗呼仙人岩，海拔417米），潜川镇乐平村的白云山（海拔711米）等。昌化溪流域：自龙岗镇经昌化镇至河桥镇一段，两岸稍阔，多海拔200米～300米低山丘陵。闻名的有昌化镇北的武隆山（海拔340米）。境南低山丘陵与淳安县、建德市、桐庐县延伸而来的千里岗低山丘陵连成一片，岩性主要为砂岩、页岩、石灰岩、石英岩等，因石灰岩的溶蚀作用，亦多奇峰异洞。

【水系】临安区境内无独立的大水系。因天目山脉横亘全境，峰峦起伏绵延，溪沟纵横切割，溪河流向复杂，区内有中苕溪、南苕溪、天目溪、昌化溪四条主要溪流，分属太湖、钱塘江两大水系。临安东部除板桥镇三口溪和玲珑街道夏禹桥村南侧少量水外流外，其余均汇入南苕溪和中苕溪，向东流出临安，合于余杭，再经湖州注入太湖；中、西部地区的天目溪、昌化溪在潜川镇麻车埠村汇合，向南出境，流入分水江，属钱塘江水系。

【南苕溪】南苕溪位于区境东部，为东苕溪主源，属太湖水系，发源于太湖源镇临目马尖岗，主峰海拔1271.4米，全长63千米，流域面积720平方千米，比降12.3‰；境内段长55千米，流域面积620.8平方千米，青山水库水文站实测多年平均流量14.5立方米/秒。南苕溪主源浪（阆）口溪，自溪源水竹坞至双溪口为西坑溪（西坑水），双溪口汇东坑溪后称浪口溪，南流经里畈水库，至太湖源镇浪口村汇入南溪后称南苕溪。南流至葫芦岭西汇泥沟溪，官塘堰上汇潘溪；折东流至长桥上汇马溪，青龙口汇锦溪后入青山水库。青山水库南有横溪、灵溪汇入，北有双林溪汇入；出青山水库东流至油车头右汇研溪，至鲍家滩汇斜阳溪，东流至汪家埠出境。

【中苕溪】中苕溪因居东苕溪、南苕溪之中而得名，为东苕溪的主要支流，属季节性河流。发源于高虹镇石门村与安吉县交界的青草湾岗。上游有两源：一是仇溪，发源于高虹镇石门村木公山；一是猷溪，发源于临安与安吉交界的青草湾岗。猷溪流经高虹镇大山村、龙上村、石门村、虹桥村，至高乐村汇仇溪，称中苕溪。中苕溪经青山湖街道安村、庆南村、雅观村，在雅观村下塘楼出境。境内段长47.8千米，比降26.6‰，流域面积185.6平方千米。

【天目溪】天目溪纵贯区境中部，为分水江主要支流，属钱塘江水系。发源于西天目山北与安吉县交界的桐坑岗，主峰海拔1506米。自天目山镇牯牛塘起，由北向南，流经天目山镇、於潜镇、潜川镇，于潜川镇麻车埠村汇昌化溪，南入分水江。溪长58千米，流域面积761.5平方千米，比降21.8‰。

天目溪主源东关溪长36千米，比降33.7‰，集水面积173.3平方千米。自牯牛塘南流经平溪、后院，至钟家村汇西关溪，至白鹤村汇正清溪；经天目山镇交口村、於潜镇绍鲁镇，于双溪口汇丰陵溪，下称天目溪。过於潜镇，至寮车桥汇藻溪，南山坞汇太阳溪（交溪），逸逸村汇竹岭水，龙头畈汇古竹溪，潜川镇小溪口汇竺溪，至麻车埠村汇昌化溪后入分水江。

【昌化溪】昌化溪亦称昌化江，因溪中多紫石，曾名紫溪，发源于安徽宣城市绩溪县笔架山，主峰海拔1385米。干流自岛石镇桥川村西舍坞入境，向东南流经岛石镇、龙岗镇、昌化镇、河桥镇、潜川镇，至潜川麻车埠村与天目溪会合进入分水江。全境长约106.9千米，流域面积1440平方千米，平均流量45.4立方米/秒。昌化溪往昔多分段命名，今龙岗镇以北部分古称后溪，现称昌北溪；龙岗镇以西的支流，古称前溪，现称昌西溪。昌北溪自源头而下，至龙岗镇鱼跳村华光潭会上溪之水，以下称巨溪；至龙岗镇会昌西溪，以下称晚溪；至昌化镇白牛村以下，溪分双流，又称双溪；至昌化镇以下会虞溪、紫溪，称三溪或下阮溪；至河桥镇以下，则称柳溪。昌化溪昔盛水运，舟楫可通航到汤家湾（龙岗）。抗日战争时期，河桥镇更是重要的水运码头。中华人民共和国成立后，公路发达，以车代舟，昌化溪水运遂废。