Юг Москвы в географическом отношении находится на стыке трех крупных элементов рельефа Русской равнины: Клинско-Дмитровской гряды, Москворецко- Окской эрозионной равнины и Мещерской низмен­ности. Обширный район, включающий окрестности Донского, Данилова и Симонова монастырей, вплоть до поворота Москвы-реки на восток, является отрогом Клинско-Дмитровской гряды, полого, террасами спускающейся в москворецкую пойму. Москворецкая пойма от Нагатино до МКАД вниз по течению реки - это уже Мещерская низменность. Примыкающая к ней оставшаяся часть округа лежит на Москворецко-Окской эрози­онной равнине. Этот участок ее поднят на высоту 170-200 м над уровнем моря и имеет неровный, с различными уклонами характер поверхности, прорезанный балками, лощинами, оврагами, глубокими речными долинами. В частности, район Бирюлева-Загорья представляет собой вершину водораз­дела рек Москвы и Пахры. Высота над уровнем моря здесь 170-180 м, а к югу от Бирюлева начинаетсч постепенное понижение местности к долине Пахры.

Помимо реки Москвы по территории Южного округа из крупных роечек протекают Городня (Городенка), Чертановка, Язвенка,Чере­пишка, Хмелевка (Шмелевка), Кузнецовка, Котловка, Кровянка, Чура, Жужа. Городня, выходя из битцевского лесопарка, протекает мимо Покровского вдоль линии железной дороги до Царицыно, где впадает во Верхнецарицынский пруд, вновь вытекает уже из Борисовского пруда, течет по москворецкой пойме и впадает в Москву-реку неда­леко от МКАД. Кстати, в XVII в. ее место впадения в Москву-реку было несколько иным - южнее, ближе к селу Беседы. Чертановка берет свое на­чало в Битцевском лесопарке, протекает через Чертаново, далее течет через Котляковскую прмзону, затем на большом интервале ее русло скрыто в трубе, и только недалеко от своего впадения в Нижнецарицынский пруд она вновь выходит на поверхность. Язвенка и Черепишка - обе впадают в Верхнецарицынский пруд, первая - с юго-востока, у мостика, вторая - с запада, напротив павильона "Миловид". Хмелевка течет в овраге между Ореховым бульваром и Воронежской улицей. С юго-запада в нее впадает Кузнецовка, а сама она стремится в Городню. Котловка на части своего протяжения является как бы границей Южного округа, протекая мимо ст. м. "Нагорная", а затем в районе ж.-д. станции "Нижние Котлы" впадает в Москву-реку. В Москву-реку впадают и Чура, и Кровянка, текущие, в ос­новном, в трубе. Кроме речек на территории округа находится самая крупная в Москве по площади прудовая система: соединенные между собой три пруда: Верхне- и Нижнецарицынские и Борисовский, существующие бо­лее 300 лет. Кроме них в Загорье находятся Загорьевские пруды, называ­емые также Герценовскими, созданные еще до революции, а также создан­ные уже в наше время декоративные пруды в Братееве, Западном Бирюлеве, Чертанове.

Геологическая история Южного округа прослеживается с каменноу­гольного периода палеозойской эры, когда на этом месте было открытое глубокое море. Миллионы лет на дне этого моря откладывались остатки морских животных - раковины моллюсков, скелеты кораллов, остатки морс­ких лилий и ежей, образовавшие в результате пласты известняка, доломи­тов и глин. Затем море отступило на северо-восток, и для этого района наступил длительный континентальный период, продолжавшийся в течение долгих геологтческих периодов - пермского, триасового и юрского до но­вого наступления моря в конце юрского периода. В течение опять многих миллионов лет деятельность воздуха и атмосферных осадков сильно изме­нила верхние пласты обнажившихся морских осадков, превратившихся в су­шу. Залегающие между каменноугольными слоями легко размывающиеся мяг­кие прослойки образовали ложбину, захватывающую южную часть Москвы. Ее глубина, например, в районе Нижних Котлов - 73-79 м, Даниловки - 76-93 м, Дербеневки - 96-106 м. По истечении нескольких геологических перио­дов так называемой юрской эпохи с юго-востока опять стало надвигаться море. Оно покрывало эту местность с некоторыми заметными перерывами до конца всего верхне-юрского периода и в течение следующей меловой эпо­хи. Море этого времени было внутренним, нешироким, богатым заливами и островами, с илистопесчанным дном и берегами, поросшими хвойным лесом. его очертания отличались неустойчивостью, обширные области то захваты­вались морем, то становились опять сушей. Отложения того периода сос­тавили слой юрских глин, практически полностью сохранившийся от размы­вания и доходящий на юге Москвы до 36 м толщиною, и над ним меловой слой белых и желтых песков с фосфоритами, выходы которых на поверх­ность встречаются по реке Москве у Коломенского, Дьяково, Сабурово. В конце верхне-мелового периода море отступило на юго-восток. В насту­пившую третичную эпоху началась снова работа ветра и атмосферных оса­док, а затем наступили грандиозные события ледникового периода. Нес­колько сот тысяч лет назад наступило резкое и значительное похолодание климата, и с севера стали надвигаться льды. Первое оледенение - Окское _ было около полумиллиона лет назад. Льды дошли до древней долины реки Оки (отсюда и название оледенения). Возможно, что ими была перекрыта вся территория Московской области. Но холодный период сменился теплым, и льды растаяли, оставив на поверхности толщу суглинистых наносов (мо­рену). Следующее оледенение происходило 300-250 тыс. лет назад. Оно было более мощным, и ледник прошел намного дальше к югу; это оледене­ние получило название Днепровского. В этот период толщина ледниковых отложений на территории современной Москвы составляла несколько десят­ков метров. За оледенением вновь последовало более теплое межледни­ковье, в течение которого, как и после Окского, шел интенсивный размыв ледниковых отложений. Третье оледенение - Московское - было 220-140 тыс. лет назад. Оно оказалось менее мощным - толща ледниковых отложе­ний в районе Москвы составляла несколько метров. Последнее (валдайс­кое) оледенение проходило по Дмитровской гряде, поворачивая на севе­ро-запад и запад. Поэтому юг Москвы должен был оказаться в сфере воз­действия обильных талых ледниковых вод, усиленно размывавших поверх­ность.