镇海处宁绍水网平原东端，地形狭长，地势西北、东南两端高，中间平，甬江由西南流向东北入海，横贯境内中部。全区地形分西北平原低丘、中部丘陵平原和东南丘陵岛屿三大类型。甬江以北为西北平原低丘，属宁波北部水网平原，系全新世冲积、海积湖泊、河泊淤积形成，地表高程2～3米(黄海高程系。下同)。平原西北缘为低山丘陵，属四明山余脉，高程均在100～400米之间。甬江以南为中部丘陵和平原间隔地带，其丘陵属天台山余脉，高程多在200～500米之间。以灵峰山体相隔，山以西称长山平原，与鄞东平原连成一体，为第四纪冲积、海积和湖泊、河泊淤积形成，地表高程2～3米；山以东为大碶─柴桥平原，北沿金塘港，西南两面为灵峰山和太白山山脚线，亦为第四纪海浸沉积形成，地表高程2～3米。境内东南丘陵岛屿，称穿山半岛。其山体系天台山余脉延伸，半岛南北两侧棋布大榭、梅山等岛屿20余个。环海山间多峡谷平原，系洪积和海积形成。
镇海属亚热带季风气候区，温和湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，无霜期长。年平均气温16.3℃，日平均气温稳定通过10℃，持续时间231天至235天。年有效平均积温4920℃至5030℃。无霜期237天，年降水量1310至1370毫米，年雨日148天。年日照时数为1944.3小时，日照率为44％。但夏秋间的台风，春季低温多雨和秋季多阴雨，是农业不稳定的自然因素。
【土壤、植被】全区土壤分低山丘陵、滨海平原和水网平原3种地带性土群，土壤总面积108.6万亩。低山丘陵，包括山旱地、山垄地、山坡地共53.9万亩，占全县土壤面积49.7％；滨海平原，江北起自官塘路，江南以石高塘、王公塘为界，形成南北两块弯月形状海相堆积平原，面积31.6万亩，占全县土壤面积29.1％；水网平原，处低山平原与滨海平原之间，面积23.1万亩，占全县土壤面积21.2％。植被。属中亚热带常绿阔叶林亚地带，浙闽山丘甜槠木荷林区。历史上森林屡遭摧残，原始植被几乎绝迹，取代者为针叶林、阔叶林、灌丛、草丛等次生植被及人工引种植被。
沿海滩涂草本植被，总长约89.7公里，滩涂塘堤两岸芦苇丛生，塘下滩涂尚有三棱藨草、盐田碱蓬、小飞蓬等，草本植被覆盖率40～70％。沿海丘陵针叶林占全县林地30.92万亩的90％，暖性针叶林主要有马尾松、黑松和杉木，其中马尾松达19万亩；温性针叶林主要柳杉、金钱松等，仅少量分布。沿海丘陵阔叶林，现存多为次生类型，主要由石栎、青冈、苦槠、枫香、木荷、赤皮椆、红楠等，多分布在县林场、共同、杨岙和招宝山。沿海平原竹林植被，常有香樟、木荷、杉木、毛竹，其中沿海咸地哺鸡竹为镇海特产，常年约400亩左右。
【江海滩涂】甬江，源出奉化、新昌乌山，流向东北经横涨至宁波三江口；另一流出上虞西梁湖坝，经余姚市境至宁波三江口汇会，续向东北至镇海口注入灰鳖洋，流域面积5299平方公里，三江口以下称甬江，古代称大浃江，流长26公里，其中镇海段长16公里。甬江系平原常年性河流，今港道宽270～404米，最宽处600米。河口潮汐属不规则半日潮，平均潮差1.75米；平均涨潮时6小时23分，平均落潮历时6小时。年雾日24天。
灰鳖洋，镇海区东北部，南北长约40公里，东西宽约30公里，面积约1200平方公里，为镇海区、慈溪市和舟山地区共有。洋内水深多在5～10米之间，由西向东渐深；年平均水温17.3℃，年平均盐份18‰，年平均风速5.7米，年平均雾日12.7天。潮汐属不规划半日潮。年平均落差2米左右。底质均为泥沙。可行驶5万吨以下船舶。
镇北滩涂。区东北沿海，东起镇海港区外游山，西北至澥浦巴子山，外沿灰鳖洋，东西长16.5公里，南北宽1.5公里，面积20.8平方公里。系淤泥、粉砂泥组成，落潮时间长，涂泥深厚，盛产泥螺、黄蛤、跳鱼等涂产；由于地理位置优越，遂为工业发展基地，已围地面积25000亩，作镇海炼油厂、镇海港区。镇海城北发展区等工业用地。
【水资源】全区多年平均水资源总量52889万立方米(含重复利用水)，其中地表水资源48759万立方米，占总量92.2％；地下水资源4130.72万立方米，占总量7.8％；人均水占有量1100立方米，亩均水量1230立方米。全区多年平均降水总量11.009亿立方米；多年平均年径流深470～920毫米；径流总量5.09亿立方米。时空分布规律与降水相似。
【潮汐】甬江口属非正规半日潮型，24小时50分为一周期，涨潮、落潮时差为6小时左右。但受天气变化等因素，涨潮时间误差为1小时左右；镇海最大潮差1.9米，平均潮1.75米；表层平均涨潮流速69厘米/秒，平均落潮流速58厘米/秒。
海浪，镇海附近出现海浪有风浪、涌浪和混合浪3种类型，但以混合浪为主。海面出现海浪波高平均值0.5～0.8米，最大波高1米左右，周期3.0～4.0秒，浪向多偏东。冬季海面经常出现8～10级偏北大风，由此产生偏北大浪，涌浪平均波高0.5～2.5米，最大波高1.0～3.0米，周期4.5～6.0秒。
【动物资源】有兽类29种，据民国《镇海县志》记载，在明清时代，江南常患虎灾，白昼啮人；数次猛虎入城。最后至1941年郭巨斢岙猎获1头，解放后矢见。其它兽类数量日益减少，近年来野猪类有所增加。常见鸟类有42种，原有老鹰、喜鹊、乌鸦、百哥甚多。自抗战开始至解放初期因大松林及樟、柏古树砍伐严重，兽类鸟类失去筑巢场所而锐减，至今仅山区偶而有见。两栖类动物“镇海棘螈”，产于瑞岩寺林场溪流，现列为浙江省保护动物。身长7～8厘米，背和体侧均呈黑色，有蜡光，腹朱红色，有不规则黑斑。头部大，四肢细长，尾侧扁。
