Podłoże wyścielają piaski i żwiry pochodzące z akumulacji rzeczno-lodowcowej, na których wytworzyły się głównie mało urodzajne gleby rdzawe i bielicowe, choć miejscami występują bardziej urodzajne gleby brunatne, a nawet żyzne czarnoziemy. Lasy pokrywają 48% terytorium regionu i koncentrują się w jego zachodniej i centralnej części. Udział obszarów rolniczych, które przeważają w części wschodniej, wynosi 47%.
Na obszar Równiny Nowotomyskiej zachodzą zasięgi terytorialne trzech parków krajobrazowych (Pszczewski, Miedzichowski, Dolina Kamionki). W rezerwacie Bagno Chorzemińskie pod Wolsztynem chronione jest torfowisko, gdzie występuje m.in. rosiczka okrągłolistna i długolistna. Rzek i jezior jest w rejonie niewiele. Główne cieki to: Dojca, Czarna Woda i Szarka. Z jezior największe są: Berzyńskie (3,2 km²), Wolsztyńskie (1,2 km²) i Kuźnickie (0,7 km²).
Różnice w podziałach geograficznych Jerzy Kondracki w swoim podziale fizycznogeograficznym Polski ustanowił Równinę Nowotomyską jako jeden z ośmiu mikroregionów tworzących mezoregion szeroko rozumianego Pojezierza Poznańskiego.