이 일대는 적유령산맥의 말단부로 점점 낮아져서 200∼300m의 구릉성 산지를 이루며, 그 사이를 달천강(㺚川江)ㆍ사송강(泗松江)ㆍ동래강(東萊江) 등이 남쪽으로 흘러 황해로 들어간다.
옛 정주군 일대에 펼쳐진 평야라 하여 정주평야라 부르게 되었다.
침식을 받아 낮아진 침식평야가 대부분이어서 곳곳에 청암산(靑巖山, 185m)ㆍ준한산(浚漢山, 421m)ㆍ범우산(凡于山, 184m)ㆍ자성산(慈星山, 254m)ㆍ연향산(延香山, 212m)과 같은 낮은 잔구가 섬처럼 산재한다. 달천강과 사송강ㆍ동래강을 따라 낮은 충적평야가 펼쳐지는데, 특히 달천강 유역은 정주읍을 중심으로 해안까지 가장 넓은 평야가 전개된다.
정주평야의 지질은 선캄브리아기의 낭림화강암과 반상변정질화강암, 화강암질 편마암 및 낭림층군의 편마암 등으로 이루어진 기저변성암복합체이다. 그 동쪽에는 트라이아스기 화강암이 분포한다. 해안에는 넓은 간석지가 발달하였는데 간척 공사에 의하여 농경지로 이용된다.
기후는 관서 지방에서 비교적 강수량이 많은 편으로 연강수량이 1,100㎜ 내외(정주 1,129.8㎜)이다. 정주의 1월 평균기온은 -9.9℃, 8월 평균기온은 22.4℃, 연평균기온은 8.6℃이다. 정주평야는 넓은 평야와 관개시설이 어울려서 평북 제일의 쌀 산지이며 정주미(定州米)는 평양에서 정평 있는 쌀이다.
전작으로 보리ㆍ밀ㆍ조ㆍ옥수수ㆍ수수ㆍ콩ㆍ감자 등과 사과가 산출되는데, 이곳은 과일류의 특산지로 유명하다. 정미ㆍ제분ㆍ농구제조 등의 공업이 성하며, 동쪽 납청정(納淸亭)은 유기(鍮器)의 제조로 유명하다.
평야지대의 해안 약 6㎞ 내륙을 따라 경의선이 달리고 있으며, 정주에서 수풍(水豊)에 이르는 평북선이 경의선에서 분기한다. 이 두 철도에 평행하게 국도가 달려 도로 교통의 간선을 이룬다.
평야의 중심지인 정주는 군청 소재지이며 정주성(定州城)을 비롯한 명승고적이 많다. 시내에는 임진왜란 때 의주로 피난하던 선조가 잠시 어가를 멈추었다는 주필정(駐蹕亭)이 있고, 순조 때 홍경래(洪景來)의 난을 평정하는 데 공을 세운 유효원평서비(柳孝源平西碑)가 있다. 정주 서쪽의 곽산은 서희(徐熙) 장군이 거란과 외교담판을 통하여 수복한 강동육성(江東六城)의 하나로 역사 깊은 고읍이다.