武蔵野台地の北部で見られる河岸段丘は、刃物を当ててさらったような形状を示している。それらは現在流れている黒目川や落合川、柳瀬川 (これらは荒川水系)といった小河川によって侵食されたのではなく、多摩川のかつての流路であろうと考えられている[16]。段丘の高低差は大きいところで15メートル程度なので段丘崖の存在に気づかないこともある。
東部の舌状台地群と、その上にひろがる都心市街左手が上野恩賜公園（武蔵野台地）、右手が低地（東京都台東区）

武蔵野台地は、その成因から、水を通さない海成の粘土質層の上に水を通しやすい礫層が互層しており、この層面から地下水が湧き出し、台地上の中小河川の源流となっていることが多い。台地上に見られる池の多くがこのような成因である。また地名として「清水」を冠していることが多く、さらに、大きな寺社が境内として取り込んだり、名家や武家の庭園になっていた例もある。これらの河川によって武蔵野台地の東部は開析が進んでいて谷が鹿の角のように入り組み、多数の舌状台地が武蔵野台地から削りだされている。

これらの台地にはそれぞれ名前がつけられており、久が原台、田園調布台、目黒台、淀橋台、豊島台、本郷台、成増台、荏原台、赤羽台といった呼称が行われる[17]ほか、より細かい区分を行うこともある。たとえば陣内秀信は都心部（おおむね本郷台および淀橋台の一部に相当）について、上野台地、本郷台地、小石川・目白台地、牛込台地、四谷・麹町台地、赤坂・麻布台地、芝・白金台地の7台地を数えている[18]。田園調布台・淀橋台・荏原台には下末吉海進で形成された古い地層が残っている（下末吉面）[19]。

武蔵野台地は湧水によって水利が得やすく、また沖積低地のような洪水も避けることができるため、古来から人口は多かったと思われ、多摩川の崖線には古墳時代の古墳や遺跡が多数残されている。武蔵野台地の東端にあたる淀橋台に地の利を見出したのが太田道灌であった。道灌が築城した江戸城（皇居）は、平川と目黒川の間を広くカバーする淀橋台の最東端に置かれ、道灌につづいて江戸に入った徳川家康もまた台地を囲む谷を掘割に利用するなど、地形を巧みに利用している。これらの台地先端は、東側の沖積低地や東京湾岸から見ると、独立した山のように形容された。江戸期までに「飛鳥山」「道灌山」「忍ケ岡（上野山の古名）」「愛宕山」「紅葉山（現・皇居吹上御所付近）」「城南五山」などと呼ばれ、実際に武蔵野台地は上野駅の西側で15m以上の標高差を見せる崖となって終わる。「待乳山」は縄文海進時の波食台が海退後の氾濫原に残った本郷台地の一部である[20]。
分水界

武蔵野台地を流れる川のうち、黒目川・柳瀬川・白子川は北東方向へ流れ、新河岸川に合流し、したがって隅田川と繋がっている。石神井川も隅田川へ合流している。これらは荒川水系に属している。

これに対し、残堀川や野川は南東へ流れ多摩川へ合流し多摩川水系に属する。

したがって、両者の間には分水界が存在し、位置はおおむね玉川上水と考えられる。

また武蔵野台地東部には、上記の水系に南北を挟まれて、東京湾へ注ぐ河川がある。神田川の元来の河口は日比谷入江に向かっており、隅田川へは合流しなかった（ただし江戸時代に湯島台と駿河台との間を掘割り、隅田川へ合流させた）。同様に渋谷川（古川）、目黒川も東京湾へ注いだ。
玉川上水

玉川上水は、羽村から取水し、武蔵野台地上を西方へ水路を開鑿し、神田川と目黒川（および渋谷川）との間の分水界の微高地を通り、江戸へ上水を送った。また分水して武蔵野台地への灌漑用水としても利用された。
湧水と利水ママ下湧水群のひとつ「上（かみ）のママ下」（国立市矢川）ママ下湧水群にほど近い農業用水路、通称「矢川おんだし」（国立市谷保）
「ハケ」「ママ」の湧水