Większość powierzchni miasta pokryta jest warstwami utworów glacjalnych moreny ablacyjnej i dennej stadiału poznańskiego zlodowacenia bałtyckiego. W większości są to gliny piaszczyste lub piaski lodowcowe, dlatego w rejonie Poznania przeważają gleby piaszczyste i gliniasto-piaszczyste. Tylko na dolnych terasach doliny Warty na powierzchni występują trzeciorzędowe iły facji poznańskiej (tzw. iły poznańskie).
Stosunki wodne Poznań położony jest w zlewni Warty i jej dopływów: Bogdanki, Cybiny, Głównej, Głuszynki-Kopli, Strumienia Junikowskiego i Różanego Potoku.
Miasto posiada kilka większych jezior oraz kilkadziesiąt mniejszych zbiorników wodnych, zarówno pochodzenia naturalnego, jak i utworzonych sztucznie na terenach rekreacyjnych. Naturalne jeziora polodowcowe to Jezioro Kierskie i Strzeszyńskie, natomiast największymi zbiornikami sztucznymi są: Rusałka w dolinie Bogdanki; Jezioro Maltańskie na rzece Cybinie; Staw Olszak; Staw Browarny; Staw Młyński (Antoninek) Staw Antoninek; staw Kajka w zlewni rzeki Głównej Staw Baczkowski; Staw Rozlany; Stara Baba; Staw Kachlarski; oraz Głęboki Dół w dolinie Strumienia Junikowskiego.