Рельеф Северо-Запада – пологая, низменная, местами заболоченная равнина. Деятельность древнего ледника привела к обилию моренных отложений, валунов, что затрудняет использование земель в сельском хозяйстве.
Климат умеренный влажный, формируется под воздействием Балтийского моря (осадков 600–800 мм, температура лета +16 °C).
Район хорошо обеспечен водными ресурсами: реки небольшие, но полноводные (Волхов, Нева, Свирь, Неман), множество озёр (Ладожское, Онежское, Псковско-Чудское, Ильмень). Волго-Балтийский судоходный канал. Гидроэнергетический потенциал рек невелик, но можно строить небольшие ГЭС.
Территория района находится в зонах хвойных и смешанных лесов; имеются лесные ресурсы, заливные луга для развития молочного животноводства.
Минеральных ресурсов немного: фосфориты, горючие сланцы, в Калининградской области – янтарь, небольшие месторождения нефти. Основная часть сырья завозится из Северного района.
