約8000年前，古長江口在鎮江與揚州之間，海陵這一帶是一片茫茫海域。因長江每年攜帶4億多噸泥沙入海，入海口流速減慢，加之受海潮頂托，泥沙不斷沉淀，先后在淺灘處出現墩、沙洲，逐步在長江北岸今泰州與海安一線形成一條長達數十公里的沙嘴。過了一千多年，海陵這一帶成為一塊四面環水的陸地。5000多年前新石器時代，人類已在這里生息繁衍。直至4000年前，揚州——宜陵——海陵才連成一片，史稱揚泰沙岸，亦稱揚泰岡地。
與此同時，在江北的合成風和海浪推沙作用影響下，北部淮河入海處亦有沙嘴發育，由阜寧大沙向南，逐漸形成一條弧形的沙堤。在2500——3000年前，淮河以南的岸外沙堤與長江北岸的沙岸合攏，把今高寶湖及其以東地區原來的大海灣封閉成一個與外海隔開的瀉湖。長年累月，大量泥沙在原來的海積層上堆積，瀉湖被分割成許多大小不等的湖泊，有些湖泊后來變成沼澤，有些沼澤后來又變地。 尤其是1128——1855年的七百多年間，黃河多次奪淮入海，注入瀉湖的泥沙不斷增加，陸地不斷擴大，終于形成今天的里下河平原。
[地質]
區內以通揚公路為界，北部屬里下河平原區，南部屬長江三角洲平原區。均為地質年代的第四系沉積物所覆蓋。地面以下400——1400米的基巖是玄武巖的“古潛山”。本區為揚子準地臺的一部分，地質屬新生代。境內構筑地基的結構層，由于成因類型各異，構成地基土也截然不同，因其上部地基土承載力標準值不同，大體上可分為良好區、軟土區、雜填區和不良區4個工程地質區。
[地貌]
全區地勢平坦，南高北低，南部多屬平地，北部河網密布，地面標高2.6——5.5米，最高處岳阜標高20.28米。
[土壤]
境內土壤分為潮土和水稻土兩大類，其中包含六個亞類，十二個土種，三個變種。通揚公路沿線土壤質地為砂壤到輕壤，以高砂土為主；通揚運河兩岸質地中壤，以小粉漿土為主；鹵汀河兩岸為垛田土；水產養殖場為潛育型水稻土；水產養殖場與新通揚運河之間，以勤泥土為主。
[氣候]
海陵屬北亞 熱帶濕潤季風氣候區，四季分明，無霜期長，熱量充裕，降水豐沛。年平均氣溫在13.9℃——15.7℃之間，年平均降水量1049.1毫米，年降雨日平均為116.3日。年間變化很大，1956年降水量為1694毫米，而1978年僅為395.5毫米。一年中有三個多雨期，4月中旬至5月上旬為春雨期，6月中旬至7月上旬為梅雨期，8月中旬至9月中旬為臺風季節。一般3月底4月初進入春季，6月上、中旬進入夏季，9月中旬進入秋季，11月中旬進入冬季。大致上冬季為4個多月，夏季三個多月，春、秋各二個多月。常年風向以東南風居多，春夏雨季多為東南風，秋季多東北風，冬季多偏北風。平均風速為3.4米/秒。
[地震]
海陵區位于揚州——銅陵地震帶腹部，歷史上有記載的地震28次，國家地震總局劃定海陵在地震烈度七度設防區內。境內沒有發生過大于4.75級的地震。
[災害]
據歷代《泰州志》及有關資料統計，自劉宋文帝元嘉十二年（435）至1987年的1553年間，記有自然災害的年份為426年，平均不到3.7年即有一次災年。自然災害中以潮湖與洪澇災害最多，占災年總數的58.1%。建國后政府十分重視保護人民的生命財產，根治淮河，興修水利，大力滅蝗治蟲，有效地控制了自然災害的發生與蔓延。只有1954年和1991年的大水，1965年的干旱，1974年6月的龍卷風和冰雹災情較重。
[資源]
區內地熱礦泉水資源豐富，地熱水埋深650——1500米，水溫54℃——68℃，含有對人體有益的碘、溴、鍶等微量元素，尚處于待開發階段
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