五股鄉地形主要由山地（二百公尺以上）、台地（五十至二百公尺）、平原（零至五十公尺）等所構成，包括北部觀音山區、西部林口台地區以及東南部之台北盆地西北部沖積平原區和塭子川沼澤區，地形由南向北成帶狀綿延，山區平均坡降約百分之二點七五，平地部份西向東坡降約為五百分之一，南北向約二千分之一，整體呈現出複雜萬狀、變化多端的地形特色。
觀音山區座落於五股、八里、林口三鄉界上，其南部山區綿延本鄉觀音、集福兩村以及五福、五龍、成功、成州、成德等村部份，屬於大屯人山群的一部份，呈一孤立的山峰聳立在淡水河的左岸。
據學者黃文宗、羅煥記的研究成果指出，觀音山是一單一中心噴發的複式火山，火山噴發方式早期為斯沖波利式（Strombolian），晚期為次普林尼式（Sub-Plinian）及普林尼式（Plinian）。現今的火山構造主要受第三期普林尼式劇烈爆發的影響，毀掉了部份的主要錐體並造成了火山陷落。觀音山火山之活動，可能在頭嵙山期即已開始，盛行於更新世，而由火成岩的岩性研究推測，本區的火山活動可能早於大屯山地區之火山活動，並持續到蓬萊造山運動的末期。
本區最高在觀音山主峰（又稱硬漢嶺），標高六一二公尺，由安山岩流構成並往四方延展，除火山錐體上部地勢較陡峻外，一般坡度呈緩起伏。以東西向而言，由觀音山主峰循序由南向北逐漸降低，南向側有二尖山（五三二公尺）、崩山（四九四公尺）、虎頭山（四六八公尺）、占山（三八一公尺）、福隆山（二四九公尺）等大小山峰羅列。觀音山南方和東南方一組由凝灰角礫岩或集塊岩所構成的山稜，如屏障般聳立於凌雲裡寺後面及東面，景觀狀麗。
本區水系呈輻射狀，以最高的觀音山為中心向四周放射，為火山地形的特有現象。
林口台地又名平頂台地，東北部以林口鄉為中心，五股、泰山、八里各佔一部份，西南部包括桃園縣所屬龜山、蘆竹二鄉一部份。五股鄉境為台地東區，涵蓋本鄉五龍、德泰、五幅、五股、德音、陸一、貿商、成功等村之全部或部份區域。
林口台地係更新世中期至晚期，台灣島蓬萊運動後，積夷於山麓向海緩傾、屬於新店溪或與基隆河會流形成於河口附近的平坦沖積扇三角洲，及其嗣後經數度地盤間歇相對隆起、傾動、斷層、摺曲等運動所造成的數段階地。地勢由北向南逐漸高起，標高界於海拔二００至二五五公尺之間，東北方以紅水仙溪及冷水溪河谷與觀音山塊分界；東南邊為新莊斷層所經，約以二百公尺高之陡崖與台北盆地相接；南緣以新潮溪及兔子坑溪所成通谷與山子腳背斜山塊分隔；西側以高約一百公尺之階崖與桃園台地接臨；北面也以高約一百公尺的海蝕崖直接濱海。
林口台地大致成一平坦高起的獨立地塊，外形略呈北寬南窄的不等邊四邊形，其周圍為不規則之齒狀緩坡地向四周伸出，南北最長處的十公里，東西最寬處約六公里，中心部寬約十二至十三公里，台地上海拔二四０至二五０公尺，尚保存面積約三七．四平方公里之寬闊平坦原面，平均高度一六六公尺，平均坡度十度，面積達一七四平方公里，台地上溪流皆自中心向四周輻射，分別注入南坎溪、塭子川及台灣海峽。
台北盆地的成因與歷史，據學者王執明、鄭穎敏、王源等之研究，區分為逆掩斷層生成期、林口礫石沉積期、臺北盆地形成期、新莊湖灣沉積期、河川襲奪沉積期、古臺北湖沉積期、康熙臺北湖期、現今臺北盆地期等八個時期，係一構造盆地，由大屯火山群、林口台地與加里山脈此段西麓邊緣之丘陵包圍而成，略呈三角形，以樹林、南港、北投三地為頂點，東南邊從樹林到南港之間，長約二十公里；東北邊從南港到北投之間，長約十五公里；西邊從北投到樹林之間約為十七公里，盆地內地勢低平，自東南向西北緩斜，面積為四六五．二五平方公里，平均高度一０七．一八公尺，平均坡度百分之二０．八三，可分為盆底平原與周緣坡地兩大部份。盆底平原區面積約二四二．三九平方公里，平均高度七．九五公尺，平均坡度百分之一．八一。盆底西北部沖積平原則涵蓋本鄉成德、成州、更寮、興珍等村及成功、五股、德音等村部份。
台北盆地西部地勢原已較低窪，近年來都市及工業迅速發展，地面水供應不足，導致地下水超抽，地下水位急劇下降，成為台北盆地地盤下陷最嚴重的地區，加上淡水河本身又屬感潮河川，而關渡、獅子頭的水流瓶頸，以致低窪之處常積水為患，盆地西部之塭子川沿岸，於民國五十六、七年開始，漸漸形成一廣大的沼澤地，更因地層的壓密沉陷，部份地區地面標高早已出現低於零公尺的現象，一般稱之為「零公尺地帶」（Sub-zero-mter Area、台北西湖、小地中海）。
根據以台灣師範大學地理學系所為主近十餘年來所作的研究調查，此積水區附近由於未固結地層和粘土層厚度大，且位居水源補充不足的地下水系末端，而堤防、石門水庫的關係，淹水氾濫所帶來泥沙填平作用減少，所以下陷量比盆地其它地區為大，地盤下陷、海水倒灌、造構運動、排水不良等因素的結合，形成臺北盆地西部塭子川沼澤地，終導致地形及水文上的顯著變化。
民國六十九年前後，塭子川集水域面積的八十五平方公里，平均高度八十二公尺，平均坡度九度，沼澤附近地區（三九．六二平方公里），平均高度僅三．一公尺，平均坡度一度四分，沼澤區經常廣達五平方公里，大部份在目前五股鄉興珍、更寮村及德音、五股村部份區域，面積四．四九平方公里，一部份在蘆洲鄉，面積０．四八平方公里。平均深度０．八八公尺，最大深度達二．０五公尺，深度在一公尺以內地區占沼澤區之百分之五七．一，深度一．五公尺以內者約占百分之九五，其中以深度在０．七五至一公尺、一至一．二五公尺所占比例最大，分別為百分之二一．七及百分之二三．三。以五股沼澤區而言，深度最大的地方位於沼澤區南部新塭與舊塭之間，深度達二．０五公尺；沼澤區邊緣的深度都在一公尺以內。
民國七十二、三年前後二重疏洪道的陸續興建，七十年代中期五股工業區開發工程之填土（原中山高速公路南側沼澤區），加上近年來日益嚴重的廢土傾倒，使得沼澤區面積逐漸縮減，民國七十七、七十八年間，蘆洲及五股沼澤區高速公路以南部份積水面積已縮為二．二六平方公里，目前僅剩中山高速公路以北、左岸堤防及右岸堤防中一部份，幾全集中在五股鄉境，昔日地貌大為改觀。
