宮城県の地形を大別すると、西部山地帯、東部山地帯、中央低地帯の三つに分けられます。このうち、中央低地帯というのが富谷市の属している部分で、200から300メートルの高度をもつ丘陵地帯となっており、陸前丘陵と呼ばれています。この陸前丘陵の端で、仙台平野に挟まれるように富谷があります。
富谷地方の地形は、おおむね南方に高く、明石の鍋山が標高131メートル、大亀の大亀山が118メートル、他は100メートル以下の丘陵が起伏しています。
河川は、南部の丘陵地帯に源を発する西川が吉田川と合流し、また大和町小野方面から流れてくる竹林川が、宮床川そして吉田川に合流しています。
地質は、谷沿いの平地部分が砂・礫・粘土（沖積平野堆積物）であるほか、東南西部の丘陵が偽層砂岩・礫質砂岩、仙台市泉区との境界部が凝灰質シルト岩・凝灰岩です。

大亀山全景

大亀山展望台から船形連峰を望む