脊振山地
山体は主として白亜紀の花崗岩類からなり、天山の山頂部など一部に三郡変成岩の結晶片岩を含む岩相で、これらの分布を反映した侵食残丘地形(構造地形)である。尾根や急崖には硬い花崗岩の基盤が露出するものの、中腹以下では強風化花崗岩となっており、特に深成岩が覆う山麓の丘陵地では深層風化が進んでいる。そのため花崗岩の風化による真砂土(石英砂)の土砂生産が活発で、北側の福岡平野と南側の佐賀平野にはこれらを多く含んだ土が堆積している。
なお、地下の花崗岩塊が断層活動によって隆起した断層山地の性質もある。主に西北西 - 東南東方向とこれに直角な方向に断層が走り、これに沿って川が流れて谷が発達し、道路も谷沿いを走る。活断層は、糸島市から鳥栖市にかけて西北西 - 東南東方向に伸びる日向峠-小笠木峠断層帯が山域内に、また小城市から吉野ヶ里町にかけ東西方向に伸びる佐賀平野北縁断層帯が南方にある。
山域を流れる川には、室見川、那珂川、筑後川水系の城原川、嘉瀬川(川上川)、松浦川水系の厳木川、玉島川などがある。
しかし、山が”浅く”少雨時に河川の水量が減少し、北麓では200万人規模の福岡都市圏を支える河川は中小河川のみ、南麓では筑紫平野の農地に大量の農業用水が必要で、それぞれ渇水になりやすい問題を抱えている。そのため、筑後川中流部に筑後大堰を設けて、前者では筑後大堰経由の「福岡導水」や東区の海水淡水化施設から福岡市の水道水の3割強(2011 - 2015年度)を補充する一方、後者では筑後大堰経由の「佐賀導水」で嘉瀬川や城原川へ用水を補給する対策が行われている。