Địa chất các khu vực ở Phúc Thọ chủ yếu là trầm tích sét, sét pha bồi tích của sông Hồng khá ổn định, không có hiện tượng trượt, trôi hay hang động caster.
Hệ thống sông ngòi trên địa bàn của Phúc Thọ gồm 3 sông: sông Hồng, sông Đáy và sông Tích
Sông Hồng chạy dọc ranh giới giữa huyện Phúc Thọ với huyện Vĩnh Tường - tỉnh Vĩnh Phúc, đoạn qua huyện có chiều dài khoảng 12 km. Dòng chảy hàng năm của sông Hồng vào khoảng 115 137 tỷ m3 (dòng chảy trung bình năm khoảng 3.600 m3/s tại Sơn Tây). Ngoài ra, sông Hồng có hàm lượng phù sa tương đối lớn. Mùa lũ hàm lượng phù sa trung bình trên dưới 1,0 kg/ m3 nước, ngày lớn nhất có thể đạt trên 5 kg/ m3. Đây là nguồn phù sa bồi đắp cho đất sản xuất nông nghiệp vùng bãi của huyện Phúc Thọ.
Sông Đáy chạy dọc phần lãnh thổ phía Đông của huyện, bắt nguồn từ sông Hồng tại Hát Môn, qua Phúc Thọ chảy về Đan Phượng, nhưng lòng chính của sông đã bị bồi lấp. Hiện nay, đã được khôi phục xây dựng dòng sông Đáy (trên địa bàn huyện gọi là kênh Cẩm Đình - Hiệp Thuận) để lấy nước phù sa tưới cho đồng ruộng, đã xây dựng từ đập Cẩm Đình đến cầu Phùng (địa phận xã Hiệp Thuận) dài 12 km. Đến cuối năm 2009, về cơ bản hệ thống kênh đào này đã hoàn thành.
Sông Tích Giang chạy cắt ngang phần lãnh thổ phía Tây của huyện theo chiều từ Tây Bắc xuống Đông Nam, đến địa phận Thuỷ Xuân Tiên (huyện Chương Mỹ) hợp lưu với sông Bùi. Cùng với sông Hồng, sông Tích là nguồn cung cấp nước chính cho sản xuất và sinh hoạt, đồng thời cũng là hệ thống tiêu thoát nước cho phần lớn các xã trong huyện. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
37
Phúc Thọ chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thuỷ văn sông Hồng. Đê sông Hồng có cao trình mặt đê 10,2m, cao hơn mức báo động cấp II (7,4m) là 2,8m. Mực nước các sông nội đồng đều có thể điều chỉnh bằng hệ thống các trạm bơm. Tuy nhiên, các xã thuộc vùng phân lũ và chậm lũ chịu ảnh hưởng rất lớn của chế độ dòng chảy sông Hồng, luôn có nguy cơ ngập lụt khi nước sông Hồng lên tới báo động cấp III.
Đặc điểm khí tượng thủy văn của huyện Phúc Thọ có một số thuận lợi đối với việc sử dụng đất nông nghiệp. Tổng tích ôn trên 8.000oC cho phép làm được 3 vụ trong năm với chủng loại cây trồng vật nuôi đa dạng. Hơn nữa, mùa đông lạnh là điều kiện thuận lợi cho phát triển sản xuất các loại cây trồng có nguồn gốc ôn đới đặc biệt là các loại rau cao cấp (su hào, cải bắp, lơ,...).