İlçe toprakları yer şekilleri bakımından iki bölüme ayrılır. Birinci bölümü, Bolu’nun güneyinden uzanan Köroğlu Dağları’nın bölgedeki uzantısı olan Samanlı Dağları’nın kuzey yamaçları ve bu yamaçlarda oluşmuş vadileri içine alır. Bu bölüm oldukça engebelidir. İkinci bölümünü ise, Samanlı Dağları’nın kuzey eteklerinde Sapanca ilçe merkezinin de yer aldığı dağ eteği ovasıdır. Bu ova dağların kuzey yamaçlarından inen derelerin taşıdığı alüvyonlarla oluşmuştur.

Bu dağlardan inen derelerin en önemlileri İstanbul Deresi, Kurtköy Deresi ve Mahmudiye Deresi’dir. Ayrıca ilçenin en önemli deresi olan Akçay Deresi de Sakarya Nehri ile birleşir. Kuzey Anadolu fay hattı Sapanca Gölü’nden geçer. Bu sebeple ilçe, birinci derece deprem bölgesidir. Ancak fay hattının gölden geçmesi ilçe merkezinin ve diğer yerleşim alanlarının depremden daha az etkilenmesini sağlamıştır. İlçe 17 Ağustos 1999 depremini bu sebeple az hasarla atlatmıştır.