קיים רצף טופוגרפי ממערב למזרח, בין העמקים הצפוניים, החל מעמק עכו (עמק זבולון), דרך מפער הקישון לעמק יזרעאל, לעמק חרוד, לעמק בית שאן  ולבקעת הירדן. בעבר הגיאולוגי, נוצרה רצועה מישורית ששקעה בין קווי העתק, המהווה שלוחה של השבר הסורי אפריקאי. אם נסתכל על ההרים שמסביב, נראה  מתלולים טופוגרפיים בולטים בגובהם מעל לעמקים.

מעל לעמק זבולון מתנשא המדרון  צפון מזרחי התלול של הכרמל. מעל לדרום עמק יזרעאל מתנשא המדרון התלול של הגלבוע ומעל לחלקו הצפוני של העמק מתנשא המדרון התלול של הרי נצרת.

כל רכסי ההרים שמסביב לעמק התרוממו ומישורי העמקים שקעו. כל הרצף המישורי של העמקים וההרים שמסביבם, מושפעים מרעידות אדמה שמקורן בשבר הסורי אפריקאי שהם שלוחה שלו.

שלושה נחלים מנקזים את מי הגשמים והמעיינות של עמק יזרעאל. שני נחלים  יורדים מזרחה ונשפכים בנהר הירדן ( נחל תבור ונחל חרוד) ונחל אחד זורם מערבה אל מפרץ חיפה והים התיכון ( נחל הקישון). ככול שנוסעים בעמקים מזרחה, כמות המשקעים פוחתת, ואזור בקעת הירדן נמצא ב " צל הגשם´.

נחל הקישון הוא הגדול בנחלי צפון הארץ. הוא נחל איתן במערבו ומתייבש בקיץ במזרחו. הוא מוזכר מספר פעמים במקרא, אולם התיאור הדרמטי של נחל הקישון וסביבתו מוזכר  בספר שופטים (פרק ד' ופרק ה'). הוא מוזכר ב"שירת דבורה" כנחל איתן הזורם בשפעת מימיו וסוחף רכב ברזל בדרכו, כאשר הוא עולה על גדותיו. "נחל קישון גרפם, נחל קדומים נחל קישון תדרכי נפשי עוז" (שופטים ה' 21 ).

הקישון  זורם מצפון השומרון (בסביבת ג'נין), חוצה את עמק יזרעאל, את עמק זבולון ונשפך לים במפרץ חיפה. אורכו של הקישון 70 ק"מ, והוא מנקז שטח של 1100 קמ"ר. הוא מורכב מחלק נקי יחסית, במעלה הנחל (מהעמק עד לגשר ג'למי) ומקטע מזוהם, שאורכו כשבעה ק"מ, עד לים.

הוא מנקז בדרכו את נחל ציפורי ביחד עם נחל יפתחאל ועוד יובלים ונחלים אחרים כגון: מזרע, עדשים, נהלל, בית לחם, גדורה, תענך, קיני, משמר, מדרך, נחל השופט, יוקנעם, נחל יגור ועוד.