东西断裂和鲁中旋卷构造控制莱芜盆地的形式。构造形迹以断裂为主，褶皱次之，至今保留完好。地势南缓北陡，由东向西倾斜，北、东、南三面环山，中西部是低缓起伏的平原，呈半圆形盆地状，有大小山峰2000余座。地表中山区居多，占总面积的79%，平原占21%。北部为泰山余脉，近东西走向；南部为徂徕山余脉，与泰山余脉大体平行。位于莱芜区与新泰市交界的莲花山主峰海拔994米，为区内最高点；牛泉镇小庄村村西海拔148米，为区内最低点。
水文.莱芜区内有大小河流350余条（主要河流18条），均属汶河与淄