Die Nordchinesische Ebene (Große Ebene), in der Tianjin liegt, ist geologisch ein Einbruchsfeld, das später von den Deltabildungen der nordchinesischen Ströme ausgefüllt wurde. Sie besteht aus Schwemmlöß und Sanden, die von den Flüssen aus den westlichen Gebirgsländern herangeführt worden sind. Die Ebene ist also eine Fortsetzung des Lößlandes.
Auch klimatisch - heißfeuchte Sommer und trockenkalte Winter mit Staubstürmen - und pflanzengeographisch - Parklandschaft mit steppenhaften Zügen - ähnelt sie den benachbarten Lößbergländern. Die Nordchinesische Ebene stellt einen riesigen Schwemmkegel dar, den der Huang He, der schlammreichste Fluss der Erde, im Laufe vieler Jahrtausende aufgeschüttet hat und dessen Ausläufer nördlich und südlich der Halbinsel Shandong das Gelbe Meer erreichen. Das Gebiet ist starken tektonischen Spannungen ausgesetzt die immer wieder zu Erdbeben führen. Ursache ist die langsame Verschiebung der indischen Kontinentalplatte nach Norden in die eurasische Kontinentalplatte. Die Geschwindigkeit der Plattentektonik beträgt im Mittel etwa vier Zentimeter pro Jahr.
Am 28. Juli 1976 ereignete sich in Tangshan, 120 Kilometer östlich von Tianjin, das schwerste Erdbeben des 20. Jahrhunderts (siehe Beben von Tangshan 1976). Es hatte eine Stärke von 8,2 auf der Richterskala. Die offizielle Angabe der Regierung der Volksrepublik China über die Zahl der Toten beträgt 242.419, doch manche Schätzungen geben eine Zahl bis zu 800.000 Toten an, davon 25.000 in Tianjin, auch die Stärke wird offiziell nur mit 7,8 angegeben. Das Beben führte in Tianjin und anderen Städten der Region zu schweren Schäden.