Современный рельеф Нечерноземья связан как с древней орографией Русской платформы - древнего складчатого щита возрастом свыше 600 миллионов лет, лежащего в основании восточной части Европы, - так и с геологическими событиями всех эпох, включая оледенения последнего миллиона лет. Почти вся территория Нечерноземного центра расположена в пределах Московской впадины Русской платформы, глубина которой местами достигает 2500-3000 м.
Поверхность платформы постепенно повышается в направлении на северо-запад и переходит в так называемый Балтийский щит (обширный выход кристаллических пород в районе Карельского перешейка) и поднимается на юго-западе (Воронежский выступ). Кристаллический щит на протяжении сотен миллионов лет перекрывался почти горизонтально залегающими осадочными породами в результате многократных морских трансгрессий. Окончательно суша сформировалась здесь около 30 миллионов лет назад. В этот же период начались интенсивные тектонические движения. Заполненные морскими осадками впадины еще больше прогибались, а на их крыльях, а иногда и в середине, возникали купола и валы. Как результат этих процессов возникли прогибы по линии Смоленск - Москва - Кинешма - верховья Ветлуги и в направлении Кострома - Рязань, Окско-Цнинский, Сухонский и Жигулевский валы и многие менее выраженные прогибы и поднятия.
В центральной части Нечерноземья в целом преобладают равнинные ландшафты. Возвышенности и гряды, связанные с выходами на дневную поверхность известняковых пород, располагаются на западе и востоке территории; высота их практически не превышает 300 м над уровнем моря. На западе по направлению с севера на юг расположены Валдайская, Смоленско-Московская и Среднерусская возвышенности с наибольшими высотами 270-290 м над уровнем моря (высшая точка - 310 м). Приволжская возвышенность, окаймляющая территорию Нечерноземного центра с востока, имеет максимальные высоты до 400 м. Северная половина и центральная часть описываемой территории представляют собой обширную равнину, абсолютная высота которой в среднем 150-170 м, а в поймах основных рек - Волги и Оки - и низовьях их наиболее крупных притоков не превышает 100 м.
Территория Нечерноземья за последний миллион лет не менее четырех раз покрывалась ледниками. Три из них - днепровский, московский и валдайский - оказали значительное влияние на формирование современного рельефа. Ледник, двигавшийся из Фенно-Скандии в юго-западном направлении, захватывал обломки пород, дробил и обкатывал их, переносил на огромные расстояния и отлагал в местах своего таяния. Продукты его деятельности - морены, материал которых оседал непосредственно из тающего льда, отсортированные галечники, валунные суглинки и пески - местами образуют характерный холмисто-грядовый или моренно-холмистый ледниковый рельеф (широко распространенный, в частности, на северо-западе Нечерноземного центра, испытавшего сравнительно недавнее влияние последнего, валдайского, оледенения). Не менее значимую рельефообразующую роль играли талые ледниковые воды, несшие с собой песчаные или суглинистые частицы. В ложбинах их стока, располагавшихся преимущественно в местах прогибов, сформировались обширные зандровые или флювиогляциальные равнины, постепенно сливающиеся с аллювиальными наносами в долинах древних рек. На территории Нечерноземья к ним принадлежат Мещерская низменность, низменности по рекам Мокше, Цне, Унже, Ветлуге и другим.
На поднятиях, сложенных известняками и доломитами, близко подходящими к поверхности, местами могут быть развиты карстовые процессы, в результате которых возникают воронки и поноры, иногда больших размеров и глубины, а также сухие лощины и лога. На нашей территории районы карста приурочены главным образом к Валдайской и Среднерусской возвышенностям, низовьям Оки, Клязьмы и Тёши (район Окско-Цнинского вала), к Межпьянью и т. д.
В целом на территории Нечерноземья преобладают выровненные поверхности низменностей, особенно в восточной и северной частях территории, сочетающихся, как правило, с невысокими возвышенностями с пологими склонами, где преобладают процессы аккумуляции и практически отсутствует смыв. Однако в ряде мест, особенно на Среднерусской и Приволжской возвышенностях, где эрозионные процессы развиты очень сильно, на больших площадях преобладает овражно-балочный рельеф.