【地质】 东营市地处华北拗陷区之济阳拗陷东端，地层自老至新有太古界泰山岩群，古生界寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系，中生界侏罗系、白垩系，新生界第三系、第四系；缺失元古界，古生界上奥陶统、志留系、泥盆系、下古炭统及中生界三叠系。凹陷和凸起自北而南主要有：埕子口凸起（东端）、车镇凹陷（东部）、义和庄凸起（东部）、沾化凹陷（东部）、陈家庄凸起、东营凹陷（东半部）、广饶凸起（部分）等。
【地貌】 地势沿黄河走向自西南向东北倾斜。西南部最高高程为28米（大沽高程，下同），东北部最低高程1米，自然比降为1/8000～1/12000；西部最高高程为11米，东部最低高程1米，自然比降为1/7000。黄河穿境而过，背河方向近河高、远河低，背河自然比降为1/7000，河滩地高于背河地2～4米，形成“地上悬河”。全市微地貌有5种类型：古河滩高地，占全市总面积的4.15％，主要分布于黄河决口扇面上游；河滩高地，占全市总面积的3.58％，主要分布于黄河河道至大堤之间；微斜平地，占全市总面积的54.54％，是岗、洼过渡地带；浅平洼地，占全市总面积的10.68％，小清河以南主要分布于古河滩高地之间，小清河以北主要分布于微斜平地之中、缓岗之间和黄河故道低洼处；海滩地，占全市总面积的27.05％，与海岸线平行呈带状分布。（史言）
【气候】 东营市地处中纬度，背陆面海，受亚欧大陆和西太平洋共同影响，属暖温带大陆性季风气候，基本气候特征为冬寒夏热，四季分明。春季，干旱多风，早春冷暖无常，常有倒春寒出现，晚春回暖迅速，常发生春旱；夏季，炎热多雨，温高湿大，有时受台风侵袭；秋季，气温下降，雨水骤减，天高气爽；冬季，天气干冷，寒风频吹，多刮北风、西北风，雨雪稀少。主要气象灾害有霜冻、干热风、大风、冰雹、干旱、涝灾、风暴潮灾等。境内南北气候差异不明显。多年平均气温12.8℃，无霜期206天，≥10℃的积温约4300℃，可满足农作物的两年三熟。年平均降水量555.9毫米，多集中在夏季，占全年降水量的65%，降水量年际变化大，易形成旱、涝灾害。
2015年全市年平均气温14.3℃，较常年偏高1.1℃；年降水量684.7毫米，较常年偏多27%；日照时数2266.6小时，较常年偏少14%。总的气候特点是：冬季气温偏高，降水量偏少，部分时段受雾霾和阴雨（雪）天气影响，日照时数略显不足；春季气温偏高，但冷暖分布不均，4月出现倒春寒天气，降水量略偏多，但分布时间不均，前、后期偏少，中期部分时段偏多，部分时段受阴雨和雾霾天气影响，日照时数偏少；夏季气温偏高，降水时空分布极不均匀，7～8月出现“旱涝急转”天气，日照时数较常年偏少，干旱、雨涝均有发生；秋季气温正常略偏高，降水偏多，日照时数偏少，干旱、大雾、连阴雨天气均有发生；年末（12月）气温偏高，雨雪稀少，雾霾天气频现，日照时数偏少。（信志红）
2015年全市各月平均日照时数表
2015年全市各月平均气温及气温极值情况表
2015年全市各月降水量表
【土壤】 全市土壤分为褐土、砂姜黑土、潮土、盐土及水稻土五个类别。褐土主要分布于小清河以南区域，占全市土壤总面积的4%左右，是全市粮棉菜高产稳产区。砂姜黑土主要分布于小清河南褐土区的低洼处，占全市土壤总面积的0.6%，适种小麦、玉米、高粱等浅根作物，在农业上是较有潜力的土壤类型。潮土占全市土壤总面积的59%，是全市主要的耕种土壤，经耕作改良适种小麦、玉米、棉花等作物。盐土在近海呈带状分布，占全市土壤总面积的36%，自然植被有芦苇、黄须菜、茅草、蒿子等，以开发水、牧养殖(植)为主。水稻土主要分布于利津、垦利老稻区，占土壤总面积的0.2%，经二十多年的水耕熟化，已初步具备了幼年水稻土的特征。
【水文】 市水文局在全市设水文站19处，雨量站57处，水位站9处，蒸发站1处，地下水监测井18眼，墒情监测站5处，省级水功能区水质监测站5处、城市重要供水水源地水质监测站1处、入河排污口监测点30处，区域水资源监测站19处，市级水文巡测基地已开工建设。全市200余处站点组成水文水资源、水环境监测网络，为全市防汛减灾、水资源管理、水生态建设以及经济社会发展提供水文服务。
地表水。按流域划分，东营市现行水系可以划分为黄河流域水系、海河流域水系及淮河流域水系。唯有黄河本身属于黄河流域，其他河流以黄河为界线，黄河以北属海河流域，黄河以南属淮河流域。海河流域水系多为南北走向，共有潮河、沾利河等10条河流；淮河流域水系多为东西走向，共有小清河、支脉河、广利河、永丰河等20条河流。①黄河流域水系。黄河东营段河长138公里，河道是黄河下游之窄河段，两岸堤距0.5～5公里，河道曲折系数1.2，比降为1/10000，属弯曲型单式河道。渔洼至入海河口段长70公里，河道淤积延伸，改道频繁，堤防纵横交错，堤距宽窄不一，属于强烈堆积型河流。黄河口位于渤海湾与莱州湾交汇处，E118°10′～119°15′、N37°15′～38°10′，系陆相弱潮堆积性河口，由河流近口段、三角洲及滨海区组成，总面积约为9000平方公里。黄河由东营入海以来，在以宁海为起点的三角洲洲面上发生50多次分叉、决口，导致尾闾流路多次变迁。黄河滩区是指东营段河道主槽至两岸临黄大堤之间的河床地段。西河口以上两岸滩区总面积约154平方公里，可耕地1.36万公顷，其中90%的土地已开发耕种。西河口以下河口地区，行洪面积440平方公里，有胜利油田上万名职工从事勘探、采油等开发建设。②海河流域水系。位于黄河以北，包括河口区和利津县，水系主要有潮河及其支流褚官河和太平河，马新河，沾利河，草桥沟及其支流草桥沟东干流，挑河，神仙沟及其支流新卫东河等10条河道组成，境内总长度351.6公里，流域面积2192.7平方公里。③淮河流域水系。地处黄河以南，包括东营区、广饶县、垦利县，总面积4822平方公里。主要包括小清河及其支流淄河、阳河、泥河子、预备河，支脉河及其支流小河子、武家大沟、广蒲河、五干排，广利河及其支流溢洪河、东营河、老广蒲河、五六干合排、六干排，永丰河及其支流三排沟，张镇河和小岛河等20条河流。市境内总长度625.09公里，流域面积3063.00平方公里。
东营市海河流域骨干河道基本情况一览表
东营市淮河流域骨干河道基本情况一览表
地下水。①区域分布。东营地区处于黄河下游，地下径流缓慢，土壤含盐量高，咸水分布广泛。浅层淡水主要分布在广饶南部及利津—陈庄沿黄河一带，黄河故道多处分布上层滞水；深层淡水分布于东营—利津以南地区。根据区域构造特征和地下水赋存条件，区域内的水文地质单元可分为黄泛平原和山前平原两个水文地质单元。黄泛平原区位于小清河以北，面积7414平方公里，沉积物的岩性为粉砂、细砂、黏土、亚黏土为主，沿海地带常见有海相贝壳。上部存在巨厚的咸水体，咸水底界面埋深由小清河沿岸100米过渡到东北沿海大于400米。浅层地下水矿化度大于5g/L，为咸水区。山前平原区位于广饶县境内小清河以南，面积636平方公里，沉积物主要来源于泰沂山区由淄河等河流搬运来的冲积物。地层由南向北缓倾，具有典型的山前冲积平原水文地质特征：垂直方向，自上而下，含水层颗粒由细变粗；水平方向，由南向北，含水层颗粒由粗变细，结构由单一变层状，地下水埋深由深变浅，水力性质由潜水逐步过渡为承压水，矿化度也逐步增高，由淡水过渡为微咸水、咸水。②地下水运动特征。浅层地下水的运动特征南北有所不同。南部淄河冲洪积扇地区地下水补给条件良好，除大气降水补给外，还有山区地下水的侧向补给，地下水的流向总体上自南向北运动。由于降落漏斗的形成，局部区域地下水是运动方向有所改变。北部冲积海积平原地区，以大气降水补给为主，其次还有黄河侧渗及灌溉回归等其他补给形式，地下水自西南向东北运动，蒸发和人工开采是主要的排泄方式。深层地下水补给来源主要受南部山前地区及西部临区水平径流补给，地下水流向分别为自南向北和自西南向东北，人工开采和径流入海是主要的排泄方式。（市水文局 刘鹏）
【海域】 东营市海岸线南起小清河向广饶一侧，北至顺江沟向河口区一侧，全长413公里。“0”米至岸线滩涂面积10.19万公顷。负10米等深线以内浅海面积4800平方公里。沿岸海底较为平坦，浅海底质泥质粉砂占77.8％，沙质粉砂占22.2％。海水透明度为32～55厘米。海水温度、盐度受大陆气候和黄河径流的影响较大。冬季沿岸有2～3个月冰期，海水流冰范围为0～5海里，盐度在35‰左右；春季海水温度为12℃～20℃，盐度多为22‰～31‰；夏季海水温度为24℃～28℃，盐度为21‰～30‰；东营海域为半封闭型，大部岸段的潮汐属不规则半日潮，每日2次，每日出现的高低潮差一般为0.2～2米，大潮多发生于3～4月和7～11月，潮位最高超过5米。易发生风暴潮灾。风暴潮存在明显的季节性变化，风暴潮灾害一年四季均有发生，冬半年发生的次数明显多于夏半年，秋冬交替时节发生风暴潮的频率最大。近海在黄河及其他河流作用下，含盐度低，含氧量高，有机质多，饵料丰富，适宜多种鱼虾类索饵、繁殖、洄游。