Det är känt att den nordtyska slätten bildades under den pleistocena eran som ett resultat av de olika glaciala framstötarna från de skandinaviska inlandsisarna samt av periglaciala geomorfologiska processer. Terrängen kan betraktas som en del av den gamla eller den unga drivningen (Alt- eller Jungmoräne), beroende på om den bildades av inlandsisen under den sista istiden, den Weichseliska istiden, eller inte. Ytans relief varierar från jämn till kuperad. De lägsta punkterna är lågmossar och gamla kärrmarker vid kanten av den torra åsen i västra Schleswig-Holstein (Wilstermossen ligger 3,5 meter under havet) och i nordvästra Niedersachsen (Freepsum, 2,3 meter under havet). De högsta punkterna kan kallas Vistula- och Hallglaciationsmoräner (beroende på vilken istid som bildade dem) – t.ex. på Fläming Heath (200 meter över havet) och Helpt Hills (179 meter). Efter istiderna uppstod regnmatade högmossar i västra och norra Niedersachsen under varma perioder med mycket nederbörd (som påverkades av den medeltida värmeperioden). Dessa myrar var tidigare utbredda, men mycket av denna terräng har nu dränerats eller på annat sätt ersatts.
Kustområdena består av holocena sjö- och flodkärr och laguner som är kopplade till pleistocena gamla och unga drivningsmarker i olika stadier av bildning och vittring. Efter eller under glaciärernas tillbakadragande bildade vindburen sand ofta dyner, som senare fastgjordes av vegetation. Mänskliga ingrepp orsakade uppkomsten av öppna hedar som Lüneburgs hedar, och åtgärder som avskogning och den så kallade Plaggenhieb (avlägsnande av matjord för att användas som gödsel på andra ställen) orsakade en omfattande utarmning av marken (Podsol). De mest bördiga jordarna är de unga träskmarkerna (Auen-Vegen) och Börde-områdena (Hildesheim Börde, Magdeburg Börde, med sina bördiga lössjordar). I de fattigaste jordarna, t.ex. i Teufelsmoor, kan man hitta högmosetorv på de fattigaste jordarna. I låglandets lössområden finns de äldsta bosättningsplatserna i Tyskland (Linear Pottery-kulturen).
Den nordöstra delen av slätten (Young Drift) är geomorfologiskt distinkt och innehåller en mängd sjöar (t.ex. Mueritz-sjön i Mecklenburgs sjöplatå) som är lämningar från den senaste istiden. De tillbakadragande glaciärerna lämnade detta landskap efter sig för cirka 16 000-13 000 år sedan. I jämförelse är de torra slätterna i nordvästra Tyskland (Niedersachsen, västra Schleswig-Holstein och Bochumområdet i Nordrhein-Westfalen) mer kraftigt vittrade och utjämnade (Old Drift) eftersom de sista storskaliga istiderna här inträffade för minst 130 000 år sedan.
Regionen avvattnas av floder som rinner norrut ut i Nordsjön eller Östersjön. Rhen, Ems, Weser, Elbe och Havel är de viktigaste floderna som avvattnar det nordtyska låglandet till Nordsjön och som har skapat skogar på sina flodslätter och veck, t.ex. Spreewald (”Spree Forest”). Endast en liten del av den nordtyska slätten ligger inom avrinningsområdet för floderna Oder och Neiße som rinner ut i Östersjön.