Si sa che la Pianura Tedesca del Nord si è formata durante il Pleistocene come risultato dei vari avanzamenti glaciali delle calotte scandinave terrestri e dei processi geomorfologici periglaciali. Il terreno può essere considerato come parte della Vecchia o Giovane Deriva (Alt- o Jungmoräne), a seconda che sia stato formato o meno dalle lastre di ghiaccio dell’ultimo periodo glaciale, l’era glaciale Weichselian. Il rilievo della superficie varia da piano a ondulato. I punti più bassi sono basse brughiere e vecchie paludi sul bordo della cresta di terra asciutta nell’ovest dello Schleswig-Holstein (la palude di Wilster è 3,5 metri sotto il livello del mare) e nel nord ovest della Bassa Sassonia (Freepsum, 2,3 metri sotto il livello del mare). I punti più alti possono essere indicati come morene terminali della Vistola e della glaciazione di Hall (a seconda dell’era glaciale che le ha formate) – per esempio nella brughiera di Fläming (200 metri sul livello del mare) e le colline di Helpt (179 metri). Dopo le ere glaciali, nella Bassa Sassonia occidentale e settentrionale, durante i periodi caldi di alte precipitazioni (come influenzato dal Periodo Caldo Medievale), si sono formate torbiere alte alimentate dalla pioggia. Queste torbiere erano in passato molto diffuse, ma gran parte di questo terreno è stato ora drenato o sostituito in altro modo.
Le aree costiere sono costituite da laghi olocenici, paludi e lagune fluviali collegate a terreni pleistocenici di vecchia e giovane deriva in vari stadi di formazione e di invecchiamento. Dopo o durante il ritiro dei ghiacciai, la sabbia trasportata dal vento formava spesso delle dune, che venivano poi fissate dalla vegetazione. L’intervento umano ha causato l’emergere di brughiere aperte come la brughiera di Lüneburg, e misure come il disboscamento e il cosiddetto Plaggenhieb (rimozione del topsoil per usarlo come fertilizzante altrove) hanno causato un ampio impoverimento del suolo (Podsol). I suoli più fertili sono le giovani paludi (Auen-Vegen) e le aree di Börde (Hildesheim Börde, Magdeburg Börde, con i loro fertili suoli di loess). La torba di torba di alto livello può essere trovata nei suoli più poveri, per esempio nel Teufelsmoor. Nelle aree di loess della pianura si trovano i luoghi di insediamento più antichi della Germania (cultura della ceramica lineare).
La parte nord-est della pianura (Young Drift) è geomorfologicamente distinta e contiene una moltitudine di laghi (per esempio il lago Mueritz nel Mecklenburg Lake Plateau) che sono vestigia dell’ultima era glaciale. I ghiacciai che si ritirano hanno lasciato questo paesaggio circa 16.000-13.000 anni fa. In confronto, le pianure secche della Germania nord-occidentale (Bassa Sassonia, Schleswig-Holstein occidentale e l’area di Bochum del Nord Reno-Westfalia) sono più pesantemente erose dal tempo e livellate (Vecchia Deriva), poiché le ultime glaciazioni su larga scala qui sono avvenute almeno 130.000 anni fa.
La regione è drenata da fiumi che scorrono verso nord nel Mare del Nord o nel Baltico. Il Reno, l’Ems, il Weser, l’Elba e l’Havel sono i fiumi più importanti che drenano le pianure della Germania settentrionale nel Mare del Nord e hanno creato boschi nelle loro pianure alluvionali e pieghe, per esempio il Spreewald (“Foresta della Sprea”). Solo una piccola area della pianura della Germania settentrionale rientra nel bacino dei fiumi Oder e Neiße che drenano nel Baltico.