中山市地形平面轮廓似一个紧握而向上举的拳头，南北狭长，东西短窄。地形配置分北部平原区、中部山地区和南部平原区。平原面积约占全市面积的68%，山地占25%，河流占7%。市境三面环水，境内主要水道从西北流向东南，5000多条河涌和人工排灌渠道纵横交织，互相连通，以冲口门为顶点呈放射状的扇形分布。

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中山地形是在华南准地台的基础上，经过漫长的气候变化和风雨侵蚀，形成了以冲积平原为主，低山丘陵台地错落其间的水乡地形地貌。平原基底是花岗岩，属淤积浮生平源。

中山市低山丘陵台地位于市境中部偏南，面积约400平方公里。以五桂山为主脉，与周围诸山形成全市低山丘陵台地的主体，海拔高度多在100至300米之间，300米以上山峰10多座。山脉行列有卓旗山、旗山、长腰龙山、大尖山、南台山、周东坑山、白云迳山、五桂山、飞云洞山等9条山列，其中五桂山最高，海拔531米，山列较连续，地势雄伟，东南坡延至珠海市境。竹篙山区位于五桂山以西，西至磨刀门水道，面积较五桂山区小，基底以花岗岩为主，抗风化力较强，山势较高峻，有300米以上高峰5座，最高峰白水林达473米。

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中山市出露地层以广泛发育的新生界第四系为主，在北部、中部和南部出露有古生界、中生界地层和北部零星出露的元古界震旦系的古老地层。新生界第四系在境内分布广泛，按其成因类型分为残积层、冲洪积层、冲积海积层和海积层。地质构造体系属于华南褶皱束的粤北、粤东北、粤中坳陷带内的粤中坳陷。

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中山市河网密度是中国较大的地区之一。各水道和河涌承纳了西、北江来水，每年4月开始涨水，10月逐渐下降，汛期达半年以上。东北部是北江水系的洪奇沥水道；中部是东海水道，下分支鸡鸦水道和小榄水道，汇合注入横门水道；西部为西江干流，在磨刀门出海。