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La capitale allemande occupe un environnement tout à fait particulier, à 35 mètres au dessus du niveau de la mer, au cœur de la grande plaine germano-polonaise.
Les terres, sur lesquelles les premiers colons se sont établis, mêlent forêts de résineux, sols sablonneux, et marais. Le paysage du Brandebourg s'est façonné à la fin du dernier âge glaciaire, il y a 20 000 ans. La grande plaine germano-polonaise doit aux glaciers de Scandinavie qui l'occupaient un drainage insuffisant et des sols pauvres. Le plateau du Mecklembourg, situé entre Berlin et la Baltique, est constellé de lacs peu profonds et entrecoupés de dépôts morainiques.
La Sprée et la Havel coulent dans des dépressions pour alimenter des zones marécageuses, de la région de Potsdam et du Spreewald. La vallée de la Sprée est bordée de deux plateaux aux terrains argileux et marneux : le Teltow (45-55 mètres) au sud-ouest, et le Barnim (50-60 mètres) au nord-est. L'urbanisation a conquis ces plateaux, annexant les anciens villages s’y trouvant. Outre le Teufelsberg culminant à 115 mètres, Berlin compte quelques éminences naturelles : les Müggelberge à l'est, le Kreuzberg, le Schäferberg ou encore le Havelberg.
Le site de Berlin est surtout exceptionnel par son complexe lacustre : les lacs de la Havel à l'ouest et le Müggelsee à l'est. Berlin vient de la racine brl
qualifiant un lieu humide. Trois vallées fluviales orientées est-ouest, dont celle de la Sprée, relient la capitale allemande à son homologue polonaise. Ces vallées sont liées par un réseau très dense de vallées secondaires. Les plus modestes ont donné naissance à la chaîne de lacs de forme allongée qui bordent la forêt de Grunewald (Lietzensse, Schlachtensee, Krumme Lanke, Halensee, Grunewaldsee) ; les plus profondes ont formé la chaîne des lacs de la Sprée et de la Havel. Les lacs ronds du nord-est de Berlin (Weisser See) proviennent de la fonte tardive des résidus glaciaires.
La Sprée est un fleuve lent qui traverse le Müggelsee, le plus vaste lac berlinois (740 ha pour moins de 10 mètres de profondeur). C'est à hauteur de Köpenick qu'elle reçoit ses affluents de la Dahme et la Wuhle, la Panke à proximité de la gare de Friedrichstrasse, pour rejoindre la Havel, elle même affluent de l'Elbe, à Spandau.Les plateaux du Teltow et du Barnim sont parcourus de nombreux cours d'eau tels que la Panke, aujourd'hui canalisée, ou le Tegeler Fliess, qui conserve encore son caractère sauvage.