El territorio municipal de Puebla es muy variado en su relieve y se encuentra dominado tanto por elevaciones importantes como por el Valle de Puebla-Tlaxcala en donde se asienta en su mayor parte la cabecera municipal, la altitud del territorio va desde 1 980 metros sobre el nivel del mar en el sector más bajo del valle hasta alcanza los 4 420 metros sobre el nivel en la cima del Volcán Malintzin, también conocido como Matlacuéyetl o La Malinche y que es la quinta mayor elevación del estado de Puebla.

El Malintzin es la mayor elevación del municipio y se encuentra localizado en su extremo noreste, compartido con el municipio de Tepetlaxco de Hidalgo y con el estado de Tlaxcala cuyos límites convergen en la cima del mismo; en las faldas del volcán se encuentra localizadas varias poblaciones siendo la principal San Miguel Canoa, sus estribaciones comienzan al elevarse a 2 200 m s. n. m. y culminar en 4 500 en una distancia de veinte kilómetros desde el valle por lo que su elevación es considerada abrupta; al este del territorio y en los límites con Amozoc se encuentran las pequeñas elevaciones que dan inicio a la sierra de Amozoc y que tienen un sentido noroeste-sureste, las siguientes elevaciones en importancia después de La Malinche son las de la sierra del Tenzo que forma el límite sur del municipio, en esta serranía la mayor elevación la constituye el cerro Nanahuachi; al pie de la sierra del Tenzo se encuentra la cuenca del Valsequillo, la zona más baja de todo el territorio y a través de la cual corre el río Atoyac, y en donde había formado un cañón llamado Balcón del Diablo, siendo aprovechado al ser construida en él la Presa de Valsequillo o Presa Manuel Ávila Camacho, cubriendo su embalse la mayor parte de la extensión de la depresión.

Existen además numerosos arroyos que descienden desde las laderas del Volcán Malintzin y que tras atravesar la mancha urbana de Puebla de Zaragoza desaguan en la Presa de Valsequillo, la mayoría de ellos han formado barrancas en su descenso debido a la naturaleza del suelo que atraviesan, dichas barrancas han sido en muchos casos urbanizadas o presentan grave deterioro ecológico; el principal de estos es el Arroyo Alseseca y al noroeste del territorio el Arroyo Actiopa-Ametlapaneca.

En similar caso que en los climas, la pluviosidad del territorio es determinada principalmente por su altitud, siendo mayor la pluviosidad a mayor altura, así tenemos que en el sector noreste la pluviosidad es superior a los 1 000 mm al año, el sector intermedio del Valle es entre 800 y 1 000 mm, mientras que en el sureste es inferior a los 800 mm.

La mayor parte del territorio municipal, un 42%, es cubierto por zona urbana, el 25% del territorio se destina a la agricultura, un 15% esta cubierto por pastizal y un 12% por bosque, el resto se considera como no aplicable a definición.

En la sierra de Amozoc también se encuentran zonas de encino, igualmente que en la sierra del Tentzo donde además se localizan especies más bajas como táscate, jarilla y sabino.

La fauna localizada en el municipio es variada, formada entre otras especies por conejo, ardilla, zorrillo, liebre, comadreja, tuza, cacomixtle, escorpión, paloma, urraca, zopilote, gavilán, búho, murciélago, tlacuache, garza, pato, gallareta, víbora de cascabel, coralillo, y diversas especies de aves.