Pod względem fizycznogeograficznym według podziału Jerzego Kondrackiego obszar powiatu leży w obrębie czterech makroregionów i siedmiu mezoregionów: Pojezierze Południowopomorskie Pojezierze Krajeńskie Dolina Brdy Wysoczyzna Świecka Dolina Dolnej Wisły Dolina Fordońska Pojezierze Chełmińsko-Dobrzyńskie Pojezierze Chełmińskie Pradolina Toruńsko-Eberswaldzka Kotlina Toruńska
Powiat charakteryzuje się rzeźbą młodoglacjalną ukształtowaną podczas fazy kujawskiej i krajeńskiej zlodowacenia bałtyckiego. Pod względem morfologicznym północną część powiatu zajmuje falista wysoczyzna morenowa o wysokości bezwzględnej 80–120 m n.p.m., rozcięta przez sandr Brdy oraz rynnę polodowcową jezior byszewskich. Na jej obszarze występują linie moren postojowych lodowca, widoczne w postaci ciągów wzniesień. Prawobrzeże Wisły to wysoczyzna morenowa, od zachodu ograniczona stromym zboczem Doliny Wisły. Część południową zajmuje natomiast szeroka na kilkanaście kilometrów Pradolina Toruńsko-Eberswaldzka z systemem teras ograniczonych stromymi zboczami. Występują w niej utwory eoliczne – zalesione wydmy śródlądowe o wysokościach do 40 m. Dolina Wisły wykształcona została u schyłku plejstocenu i w holocenie, wskutek utorowania przez Wisłę szlaku odpływu wód ku północy w dawnej rynnie sandrowej Chełmno-Fordon (Fordoński Przełom Wisły).