Tiên Du cơ bản là huyện đồng bằng châu thổ. Tuy nhiên, vẫn có một số đồi thấp trên địa bàn của huyện tập trung ở một số xã Hoàn Sơn, Phật Tích, Việt Đoàn, Hiên Vân. Sông Đuống là ranh giới tự nhiên (dài khoảng 12 km) giữa Tiên Du với huyện Thuận Thành. Ngoài ra, trên địa bàn huyện còn sông Ngũ Huyện Khê chảy qua ở địa phận xã Phú Lâm cũng là ranh giới tự nhiên của Tiên Du với huyện Yên Phong và thành phố Bắc Ninh.