Phú Thọ là tỉnh miền núi, trung du nằm trong 3 đới tướng cấu trúc là đới Phanxipan, đới sông Hồng và đới sông Lô, ngăn cách giữa các đới tướng cấu trúc trên bởi các đứt gẫy sâu sông Hồng và sông Chảy. Do vậy Phú Thọ có đặc điểm địa hình chia cắt tương đối mạnh, chia thành các tiểu vùng. Địa hình cao nằm cuối dãy Hoàng Liên Sơn, nơi chuyển tiếp giữa miền núi cao và miền núi thấp, gò đồi, độ cao giảm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Địa hình Phú Thọ có sự phân hóa rất rõ rệt, có thể chia thành 3 nhóm kiểu địa hình sau:
Địa hình núi trung bình và núi thấp phân bố ở Tây, Tây Bắc và Tây Nam: phân bố chủ yếu ở các huyện Thanh Sơn, Tân Sơn, Yên Lập, phía Tây Cẩm Khê và một phần của Hạ Hoà. Đặc điểm vùng này là núi cao, ở đây có các thung lũng nằm dưới chân núi cao từ +100 đến +150 m, cao độ ruộng đất từ +30 đến +40m. Địa hình sắp xếp theo hướng Tây Bắc - Đông Nam. Trong đó, địa hình núi
trung bình được cấu tạo bởi đá vôi, đá biến chất, đá vôi xen biến chất, đá granit, macma. Núi thấp cấu tạo bởi đá biến chất, đá Paleozoi, đá vôi xen đá biến chất, đá trầm tích Mezozoi, đá granit, mama và núi sót bóc mòn trên các đá khác nhau.
Do ảnh hưởng địa hình núi chia cắt, đây là vùng khó khăn trong việc đi lại, giao lưu với các nơi khác. Tuy nhiên, ở đây còn nhiều tiềm năng phát triển, nhất là về lâm nghiệp, khai thác khoáng sản, du lịch sinh thái.
Địa hình đồi gò bát úp: phân bố chủ yếu ở phía đông bắc thuộc Đoan Hùng,
Hạ Hoà, Thanh Ba, Cẩm Khê, Phù Ninh và một phần Tam Nông - Thanh Thuỷ. Đặc điểm chủ yếu là địa hình lượn sóng tạo thành hệ thống đồi bát úp, đỉnh cao nhất trên 200 m, cao trung bình trên 100 m, độ dốc ít (dưới 200), cá biệt có nơi dốc trên 250. Trong đó, những khu vực địa hình đồi thấp dạng bát úp là di tích mực bằng, phân cách bởi các thung lũng rộng hình thành trên các đá biến chất. Những khu vực đồi cao có đỉnh bằng hẹp là di tích mực san bằng bị phân cách bởi hệ thống thung lũng hẹp hình thành trên các đá biến chất, trầm tích biến chất. Những dãy đồi cao, đỉnh hẹp, sườn thẳng, sườn lồi lõm bị phân cách mạnh bởi quá trình xâm thực.
Đây là dạng địa hình vùng trung du và là vùng được khai thác lâu đời, đồi bị xói mòn rửa trôi nhiều, đồng ruộng lầy thụt chua úng. Vùng này thuận lợi cho việc trồng các loại cây nguyên liệu giấy, cây công nghiệp dài ngày như chè, cây ăn quả, phát triển lương thực, chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản.
Địa hình đồng bằng xen kẽ núi sót: phân bố thành một dải đồng bằng thấp
dọc ven các sông Đà, sông Lô, sông Thao phân bố chủ yếu ở Lâm Thao, ven sông Lô (thuộc Phù Ninh), ven Cẩm Khê, sông Đà (thuộc Tam Nông, Thanh Thuỷ, Việt Trì...). Địa hình thấp dần về phía Đông Nam, độ cao trung bình <50 m, tuy nhiên đây đó có xen kẽ một số khu vực núi sót, phạm vi hẹp.
Đây là dải đồng bằng phù sa mới tương đối bằng phẳng, là vùng có tiềm năng thâm canh lúa, màu và cây công nghiệp ngắn ngày. Tuy nhiên, vùng này có nhiều khu vực thấp, trũng, thường xuyên úng ngập, vụ đông và vụ mùa sản xuất bấp bênh do vậy cần có các công trình tiêu úng.
Nhìn chung địa hình của tỉnh Phú Thọ chủ yếu là đồi núi, những vùng đất bằng phẳng rải rác trong tỉnh. Thành phố Việt Trì là điểm đầu của tam giác châu Bắc Bộ. Vùng núi chiếm 79% diện tích tự nhiên toàn tỉnh; vùng trung du chiếm 14,35% diện tích; vùng đồng bằng chiếm 6,65% diện tích với độ cao trung bình là 250m so với mực nước biển.
Hình 2.1- Mô hình số độ cao tỉnh Phú Thọ tỷ lệ 1/50.000