沙河市地处太行山东麓，河北平原西缘，自西向东依次为山地、丘陵、平原，面积各占约三分之一。山地群峰耸立，沟谷纵横，最高峰北武当山海拔1437米，山川主要有渡口川、柴关川和孔庄川。丘陵区山丘低缓，谷地开阔，台地多为冰川泥砾组成，地下多煤铁矿藏。平原为洪积冲积而成，地面坡度约四百分之一，市境东南隅为境内最低处，海拔47.2米。
沙河又名大沙河、澧河，古称湡水、野河，发源于内邱、邢台和沙河三县西部山区的六条大川，流经内邱、邢台、沙河、南和、任县、隆尧、宁晋七县。上游邢台境内称作野河，沙河境内称作大沙河，入南和、任县称作南澧河，经隆尧、宁晋称作北澧河，大沙河是邢台市境内流经距离最长、流域面积最大、流经县市最多、流量最大的河流，自西而东横贯沙河市全境，市内段长86.4公里。