Das Kreisgebiet gliedert sich naturräumlich in drei, weitgehend westöstlich verlaufende Landschaftszonen.
1. In die Hildesheimer Lössbörde, die den Südteil des Kreises umfasst (etwa bis zur Linie Solschen Gr. Ilsede);
2. in eine Übergangslandschaft und
3. in die bereits zur niedersächsischen Geest zählende End und Grundmoränenlandschaft der Burgdorf Peiner Sandplatten, die sich etwa nördlich der Autobahn anschließen.
Die höchste natürliche Erhebung des Kreises findet sich im Ballenberg, westlich Barbecke, unmittelbar an der Kreisgrenze (132 m NN), der tiefste Punkt in der Talaue der Erse an der nördlichen Kreisgrenze (ca. 53 m NN).
Mit der HiIdesheimer Lössbörde greift eine intensiv genutzte und nahezu waldfreie Ackerbaulandschaft auf das Kreisgebiet über. Ihr hügeliges Relief aus mesozoischen, vorwiegend kreidezeitlichen Festgesteinen wird fast geschlossen von einem Schleier eiszeitlichen Lößes bedeckt, dessen fruchtbare Schwarz- und Braunerdeböden hohe Bodenwertzahlen erreichen und damit zu den besten Ackerböden Deutschlands gehören. Schon seit über 4.000 Jahren werden sie ackerbaulich genutzt, heute von mittel- und großbäuerlichen Betrieben, die im Weizen-, Zuckerrüben-, Gerste- und Gemüseanbau über dem Landesdurchschnitt liegende Erträge erzielen.
Die hohe agrarische Tragfähigkeit spiegelt sich auch im Siedlungsbild wider. Kaum ein bis zwei Kilometer liegen die großen Haufendörfer voneinander entfernt, die nicht selten über 1.000 Einwohner zählen. Sie sind durch den Ausbau neuer Wohngebiete teilweise erheblich in die Fläche gewachsen und haben sich am Rande der Kreisstadt entlang der Ausfallstraßen sogar zu Bandstrukturen verdichtet.