Sakarya il topraklarının % 34’ü dağlardan, % 44’ü platolardan ve % 22’si ovalardan ibârettir. Güneyden kuzeye doğru uzanarak Karadeniz’e açılan il alanı jeolojik üçüncü zaman sonları ile dördüncü zaman başlarında son şeklini almıştır. Bu jeolojik devirlerde meydana gelen büyük kıvrılma ve kırılma hareketleriyle Trakya’nın güneye, Kocaeli Yarımadasının kuzeye doğru farklı yönlerde çarpılmasına sebep olmuştur. Bu çarpılma sonucu biri Karadeniz’e öteki Marmara Denizine açılan iki vâdinin çökmesiyle İstanbul Boğazı meydana gelerek, Akdeniz’le Karadeniz’in birleştiği tahmin edilmektedir. Çarpılmanın etkisi Sakarya ilinde daha güçlü olmuş ve il alanı Karadeniz’e doğru eğim kazanmıştır. Sakarya Nehri, İç Batı Anadolu platolarından taşıdığı toprağı bu bölgeye yığarak Alüvyonlu (alüvyal) ve killi (kolüvyal) ovaları meydana getirmiştir.

Dağları: Sakarya ilinde yüksek dağlar yoktur. Yüksek ve sarp olan tepeler güneydedir. Orta ve kuzeydeki yüksekliklerse Kocaeli Platosunun uzantısı durumundadır. Yer yer rastlanan ve yüksek olmayan tepeler dışında genellikle düz ve alçak bir yapıdadır. En önemli yükseklikler güneyde yer alan Samandağları’dır. Akyazı’dan Sapanca Gölüne kadar uzanan bu sıradağların en yüksek yerleri Keremali Dağı (1543 m), Karadağ (1467 m) ve Dikmentepe (1387 m)dir. Doğudaki ovalık bölgede en yüksek tepe Çamdağ Tepesi (1880 m)dir.

İl topraklarının büyük kısmında platolar hâkimdir. Bu platoların çoğu yayla olup, bâzıları ormanlarla, bâzıları ise otlaklarla kaplıdır. En önemli plato Kocaeli Platosu olup, bunun yüksek yerleri ormanlarla kaplıdır. Bitki örtüsü zengindir. Ayrıca il topraklarında Ziyârettepe, Turnalık, Gındına, Keremali, Katırözü, Acella, Dikmen, Soğucak, Çiğdem ve Çataltepe platoları vardır.

Ovaları: Sakarya ilindeki ovalar çok verimlidir.

Adapazarı (Akova) Ovası; Sakarya Vâdisi Türkiye’nin önemli ve büyük vâdilerinden biridir. İç Batı Anadolu platoları üzerinde yükselen Emir ve Türkmen dağlarında başlayan Sakarya Vâdisi; doğudan batıya geniş bir yay çizer. Porsuk ve Ankara çayı vâdileriyle birleşir. VâdiCambaz Boğazından sonra genişler. Pamukova’yı meydana getirir. Geyve Boğazında uzun ve derin bir oluğa dönüşür. Sonra birden genişleyerek, Adapazarı (Akova)nı meydana getirir. Birçok vâdiyle birleşen Sakarya Vâdisi, Karasu yakınlarında Karadeniz’e açılır. Uzunluğu 27 km, genişliği 23 km olan Adapazarı Ovası, Aşağı Sakarya Vâdisinde, Sapanca Gölü ile Adapazarı’nın doğusunda yer alır. Marmara ovalarının en büyüklerindendir. Alanı 620 kilometre karedir. Sakarya Nehrinin taşıdığı kalın bir alüvyon tabakasıyla kaplı olduğundan çok verimlidir. Yüksekliği deniz seviyesinden 30 m’dir. Bu ova içinde Erenler Tepesi (75 m), Alibey Tepesi (112 m) ve Tersiye Tepesi (85 m) bulunmaktadır.

Pamukova: Sakarya Vâdisinin Akova’dan sonra ikinci büyük ovasıdır. Yüzölçümü 170 km2, uzunluğu 28 km, genişliği 6 km’dir. Adapazarı sınırına nazaran daha yüksek olduğundan Sakarya Nehri daha hızlı ve derinden akar. İklimi Adapazarı Ovasına nazaran daha serttir. Alüvyonların birikmesiyle meydana gelmiş verimli bir ovadır.

Söğütlü Ovası; ortalama yüksekliği 16 m olup ilin en alçak kısmını teşkil eder. 30 km uzunluğunda ve 20 km genişliğinde olup bataklık ve sazlık olan bu ovanın tarım alanı hâline getirilmesi için çalışmalar yapılmaktadır.

Akarsuları: Sakarya ilinin en önemli akarsuyu buraya adını veren Sakarya Nehridir. Sakarya, Eskişehir’in Çifteler ilçesindeki Sakarbaşı denilen yerden doğar. Eskişehir’den gelen Porsuk Çayını alarak büyür. Bilecik ilini geçip Pamukova yakınlarından Sakarya iline girer. Sakarya Irmağının 159,5 km’lik kısmı il dâhilindedir. Geyve Suyunu alıp dar ve derin Geyve Boğazına girer. Boğazdan çıktıktan sonra Alaçam Deresini alır. İl topraklarını ikiye bölerek kuzeye doğru akmaya başlar. Mudurnu Çayı, Sapanca Gölünün ayağını meydana getiren Çark Suyu ile birleşir. İrili ufaklı derelerin hepsi Sakarya’ya akar. Karasu yakınlarında Karadeniz’e dökülür. 58.000 km2lik bir bölgeden su toplar, fakat üçte biri kadar bölgeden su toplayan Seyhan’ın suyu daha boldur. Sakarya’nın sâniyede taşıdığı su miktarı 30 m3 ile 100 m3 arasında değişir. Denize açıldığı yerde balıkçılık yapılır ve hayvan yetiştirilir. Târihî kayıtlara göre, Sakarya’nın denize döküldüğü yerden giren gemiler Adapazarı’na kadar gidip yükledikleri malı İstanbul’a getirirlerdi.

Diğer akarsular: Mudurnu Çayı (65 km), Dinsiz Çayı (34 km), Mudurnu Çayının bir koludur. Fabrika Deresi, Balıklı Deresi,Bıçkı Deresi ve Gürcü Deresi Mudurnu Çayına katılır. Darıçay (33 km), Kocatöngel Deresi bâzı derelerle birleşerek bu ismi alır. Tuzla yakınından Sakarya Irmağına katılır. Mâden Deresi (30 km), Kabalık Deresi, Yayla Deresini alarak Karasu adını alır ve Karadeniz’e dökülür. Melen Deresi(30 km) olup Karadeniz’e dökülür. Karaçay (29 km); Seve Deresi, sonra da Karaçay Deresi ismini alır. Karakaya Deresi ile birleştikten sonra Sakarya’ya katılır. Yırtmaç Deresi, Acarlar Gölüne dökülür. Büyükdere ve Kemer Deresi kollarıdır. Değirmendere Karaboğaz bölgesinden denize dökülür.

Gölleri: Sakarya il topraklarında irili ufaklı çok sayıda göl vardır. Kırılma ve kıvrılmalar sonucu il alanı Karadeniz’e doğru kuzey yönünde sıkıştırılmıştır. Sıkıştırılmadan sonra Marmara Deniziyle su bölüm çizgisi meydana getiren bu setin Karadeniz’e eğimli olan kısmında çöküntü alanlarının dolmasıyla göller meydana gelmiştir.

Sapanca Gölü: 42 km2 lik Sapanca Gölünün 5/6’lık büyük kısmı bu il sınırları içindedir. İzmir körfezinin doğusunda yığılmalar sonucu Marmara Deniziyle bağlantısı kesilerek meydana gelen Sapanca Gölü, İzmit Körfezi ve İznik Gölünün devamıdır. Uzunluğu 16 km genişliği 5,5-6 km’dir. Göl, elips biçimindedir. En derin yeri 61 metre, yüksekliği 30 m’dir. Kuzey ve güneyden bu göle katılan dereler ve dipten kaynayan su ile tatlı sulu bir göldür. Sazan, alabalık ve yayın balığı bulunur. Suyu berrak, etrâfının manzarası çok güzeldir. Derelerin taşıdığı alüvyonlarla civârı verimli meyve ve sebze bahçeleriyle süslüdür. Turizm bakımından bu göl çok güzeldir.

Gökçeören Gölü: İl merkezine 7 km mesâfede basık sırtlarla çevrili, 25 hektarlık tatlı sulu bir göldür. “Aralık” ve “Meşe” isimleriyle de bilinir. Bu gölün devâmı olan Dipsiz Göl sığdır. Yağmur ve kaynak sularıyla beslenir. Suların çekilmesiyle ortaya çıkan alana mısır, kavun, karpuz ve fasulye ekilir. 1950’den önce Gökçeören’in fazla olan suları bu göle boşalırdı. Gökçeören Gölünün önü yarılarak bu önlenmiştir. Her iki gölde bol sazan balığı bulunur.

Poyrazlar (Teke) Gölü: Yüzölçümü 60 hektardır. Sakarya Irmağının eski yatağında meydana gelmiştir. Göl oldukça derindir. Güney kıyılar sığ ve sazlıktır. Gölde tatlı su balıkları bulunur.

Taşkısık Gölü: Yüzölçümü 90 hektardır. Dipten kaynayan sularla beslenir. Gölde sazan ve tatlı su balığı bulunur. Kenarı sazlık ve bataklıktır.“Çaltıcak Gölü” de denir.

Küçük Akgöl: Yüzölçümü 20 hektardır. Göl dipten kaynayan sularla beslenir. Fazla suları Çark Suyuna boşalır. Suyu tatlı, fakat bulanıktır. Tatlı su balığı bulunmaz.

Büyük Akgöl: Yüzölçümü 190 hektardır. Sazlık ve bataklık kısmı çoktur. Gölde bol balık ve civarında yaban kaz ve ördeği bulunur.

Acarlar Gölü: Yüzölçümü 1562 hektardır. 261 hektarı bataklıktır. Fazla suları Sakarya Irmağına boşalır. Civârındaki ormanlar bu gölün bataklık kısmına kadar uzanmıştır.