Chí Linh có 14.470 ha đất đồi rừng, trong đó rừng trồng 1.208 ha, rừng tự nhiên 2.390 ha. Rừng tự nhiên có nhiều loại gỗ quý, ước khoảng 140.000 m³, có nhiều loại động thực vật đặc trưng cung cấp nguồn dược liệu cho y học. Rừng trồng chủ yếu là keo tai tượng, bạch đàn và rừng thông thuộc khu di tích Côn Sơn - Kiếp Bạc.
 
Tổng diện tích tự nhiên của Chí Linh là 29.618 ha, chia ra:

- Đất nông nghiệp 9.784 ha, chiểm tỉ lệ 33,03%.
- Đất lâm nghiệp 14.470 ha, chiếm tỉ lệ 48,86%.
- Đất chuyên dùng 2.467 ha, chiếm tỉ lệ 8,33%.
- Đất ở 1.110 ha, chiếm tỉ lệ 3,75%.
- Đất khác 1.787 ha, chiếm tỉ lệ 6,03%.

Địa hình Chí Linh đa dạng phong phú, có diện tích đồi núi, đồng bằng xen kẽ, địa hình dốc bậc thang từ phía bắc xuống phía nam, nhìn chung địa hình chia làm 3 tiểu vùng chính:

- Khu đồi núi bao gồm rừng tự nhiên và rừng trồng, càng về phái Bắc đồi núi càng cao, đỉnh cao nhất là Dây Diều cao 616 m, đèo Trê cao 536 m.
- Khu đồi bát úp gó lượn sóng xen kẽ bãi bằng, đồi ở đây không cao lắm, trung bình từ 5- - 60 m, có độ dốc từ 10-150, xen kẽ là những bãi bằng có độ cao bình quân + 2,5 m.
- Khu bãi bằng phù sa mới, phân bố ở phía nam đường 18, địa hình tuơng đói bằng phẳng, càng về phái Nam càng trũng, có nơi cốt đất chỉ +0,8m.

Đất Chí Linh được hình thành từ 2 nhóm chính, nhóm đất đồi núi được hình thành tại chỗ, phát triển trên các đá sa thạch; nhóm đất thuỷ thành do phù sa sông Kinh Thày và Thái Bình bồi tụ. Theo tài liệu của Viện nông hoá thổ nhưỡng Việt Nam, đất nông nghiệp được phân loại như sau:

- Địa hình: cao 21%, vàn 47,2%, thấp 27,5%, trũng 4,3%.
- Thành phần cơ giới: đất thị nhẹ 42,2%, thịt trung bình 28,1%, nặng 29,7%.
- Độ chua: cấp I: 74,5%, cấp II: 15%, cấp III: 8%, cấp IV: 2,5%
 
 
Chí Linh có nguồn nước phong phú bởi có sông Kinh Thày, Thái Bình, Đông Mai bao bọc, có kênh mương trung thuỷ nông từ Phao Tân đến An Bài dài 15,5 km chạy qua những cánh đồng canh tác chính của huyện, có nguồn nước của nhà máy điện Phả Lại cung cấp quanh năm. Ngoài ra còn có 33 hồ đập với tổng diện tích tự thuỷ 409 ha, đặc biệt có nguồn nước ngầm sạch trữ lượng lớn.