Для всех великих озер, кроме Псковско-Чудского, Ладожское озеро является замыкающим. Поэтому бассейн его очень велик: 258,6 тыс. км2 (Иванова и Кириллова, 1966). В этом бассейне около 50000 озер меньшего размера, много болот и 3500 рек (длиной более 10 км каждая); общая протяженность рек около 45000 км (Нежиховский, 1955).
Болота и сложные озерные системы бассейна регулируют сток в Ладожское озеро и его водный режим. Реки, проходя через промежуточные озера, оставляют в них много переносимых ими взвешенных минеральных частиц и доходят до Ладоги с заметно осветленной водой. Речные паводки распластываются на озерах.
Нева не мелеет ни в какое время года, и на ней не бывает половодий. Колебания уровня в реке зависят главным образом от сгонных и нагонных ветров. При сгонных ветрах, дующих вниз по течению реки, уровень воды может упасть на 1 м, при нагонных ветрах со стороны Финского залива уровень повышается иногда до опасной величины, и Ленинград подвергается наводнениям.
Нева оригинальна не только своей полноводностью и своим гидрологическим режимом. В отличие от нормальных рек у нее нет настоящих речных террас, нет и настоящей дельты. Обычно речные дельты возникают в результате отложения в устьевой части реки тех наносов, какие переносит река. Но в Неве, вытекающей из такого огромного отстойника, каким является Ладожское озеро, очень мало наносов. Следовательно, оседание ила в устье Невы не могло привести к образованию дельты обычным способом. И невская дельта, состоящая из 101 острова и занимающая площадь 83 км2, возникла иначе. Когда-то Балтийское море было обширнее, чем сейчас. Сокращаясь в объеме и отступая на запад от устья Невы, оно осушало прибрежные отмели, превращало их в острова. Невские воды хлынули между островами, и река стала впадать в море не одним, как раньше, а несколькими рукавами. Так и получилась «дельта». Она сформировалась примерно 2000 лет назад.
Как уже отмечалось, северная часть Ладожского озера лежит на Балтийском кристаллическом щите, южная — на Русской платформе. Южная граница щита в ближайших к Ладоге районах проходит приблизительно по линии Выборг — Приозерск — устье р. Видлицы — исток р. Свири.
Древние породы, слагающие Балтийский щит, выходят на дневную поверхность, будучи прикрыты местами лишь тонким (несколько метров) слоем рыхлых осадков четвертичного времени. Среди архейских пород главное место в строении щита занимают различные граниты, мигматиты, гнейсы, кристаллические сланцы. Гнейсы, сланцы, кварциты, песчаники, конгломераты, кристаллические и доломитизированные известняки, а также туфогенные и вулканические породы образуют осадочный комплекс протерозоя. К изверженным породам того же возраста относятся интрузии габбро, габбро-диабазов и диабазов. На северо-западном и северо-восточном побережьях Ладожского озера имеются многочисленные выходы мигматитов, гнейсов, кристаллических сланцев, гранитов-раппакиви; Валаамский архипелаг и группа островов Мантсинсари и Лункулансари сложены оливиновыми диабазами,
К югу от Балтийского щита обнажаются на поверхность в районе Ладожского озера раннекембрийские отложения Русской платформы, которая, в отличие от щита, в палеозойское время неоднократно покрывалась морем. Кембрийская толща представлена двумя комплексами: валдайским, развитым повсеместно и состоящим из пестрых песчаников и тонкослоистых сланцев, и балтийским, сложенным песчаниками, песками и пластическими синими глинами, настолько тонкозернистыми и жирными, что их иногда употребляли взамен мыла при стирке белья. На Карельском перешейке балтийского комплекса нет, он имеется только на юго-восточном побережье Ладоги. Толщина покрова рыхлых четвертичных отложений в приладожской части Русской платформы достигает десятков метров.