Бассейн реки Кальмиус расположен в трех геоморфологических районах: верхняя часть - в пределах южного склона Донецкого кряжа, средняя - в Приазовской кристаллической гряде и южная, приустьевая, - на приазовской низменности. Рельеф бассейна преимущественно равнинный, умеренно пересеченный оврагами и балками. Коэффициент с учетом густоты речной сети составляет - 0,11, русло реки разветвленное, извилистое, местами сильно извилистое, шириной до 20 метров. Скорость течения от 0,4 м/с до 1,5 м/с. Характер течения на всем протяжении разнообразен. В верховьях оно носит слабо выраженный горный характер, в низовье - типично степной вид. В верхнем и среднем течении характер берегов гористый и безлесный, в нижнем – берега низкие с редкими деревьями, кое-где поросшие камышом. Пойма реки двусторонняя, в местах сужения долины - отсутствует, ширина поймы от 150 м до 2 км. Дно каменистое и глинистое, прикрытое слоем ила, глубина реки составляет от 2,5 до 10 метров.

В целом же для характеристики геологического строения бассейна реки Кальмиус, следует рассмотреть 2 геоморфологические области: структурно-денудационную область Донецкого кряжа и структурно-денудационную область Приазовской возвышенности. Таким образом, в геологическом строении бассейна будут присутствовать сильно дислоцированные, усложненные многочисленными разрывными нарушениями отложения карбона, перми, триаса (песчаники, аргилиты, алевролиты, известняк, уголь), которые имеют многокилометровую мощность и слагают Донецкий кряж, а также могучие толщи песчаных глин, известняка, прикрытого лессовидными суглинками и глинами, формирующих Приазовскую возвышенность. На крайнем юге же бассейна реки Кальмиус широко распространены современные морские отложения.