Geomorfologický celek Ostravská pánev (polsky Kotlina Ostrawska) je součástí geomorfologické oblasti Západní vněkarpatské sníženiny. Leží na rozhraní severní Moravy, Slezska a jižního Polska. Tvoří jej rovina až plochá pahorkatina o rozloze 486 km2, střední výšce 244 m a středním sklonu 1°38´.
Ostravská pánev je ze SZ vymezena Slezskou nížinou a ze západu Nízkým Jeseníkem a Moravskou bránou. Z již. a vých. strany hraničí s Příborskou pahorkatinou, Třineckou brázdou a Těšínskou pahorkatinou (všechny jsou součástí Podbeskydské pahorkatiny). Na S přechází na Polské území.
V rámci Ostravské pánve je vymezeno sedm geomorfologických okrsků:
- Antošovická rovina,
- Ostravská niva,
- Karvinská plošina,
- Havířovská plošina,
- Novobělská rovina,
- Porubská plošina,
- Orlovská plošina.
Pozn.: autoři Jan Bína a Jaromír Demek vymezily ve své publikaci Z nížin do hor dva podcelky Ostravské pánve, a to Ostravské roviny a Ostravské plošiny, přičemž tyto podcelky zatím nejsou obsaženy na mapovém portálu cenia.cz.
Gemorfologický podcelek Ostravské roviny obsahuje okrsky Ostravskou nivu, Porubskou plošinu, Novobělskou rovinu a Antošovickou rovinu. Gemorfologický podcelek Ostravské plošiny obsahuje okrsky Orlovskou plošinu, Havířovskou plošinu a Karvinskou plošinu.
Ostravská pánev se nachází v karpatské předhlubni mezi dvěma hlavními geologickými útvary našeho území — Českým masivem a Západními Karpaty.
Podloží pánve tvoří brunovistulikum s pokryvem hlavně devonských a spodnokarbonských uloženin. Pro Ostravskou pánev je velmi důležitý geologický vývoj od paleozoika, konkrétně v karbonu, kdy zde docházelo k sedimentaci a vzniku černouhelných slojí.
Sedimentační prostor přibližně trojúhelníkového tvaru, který svým jih.—záp. výběžkem zasahuje z polské části Slezska na naše území se nazývá hornoslezská pánev. Výběžek hornoslezské pánve na našem území se dělí na severní část ostravsko–karvinskou a jižní část podbeskydskou. Tyto části se dále podle praktické potřeby dělí na řadu menších celků. Severní část se provozně označuje též jako Ostravsko–karvinský revír.
Svrchní karbon hornoslezské pánve se dělí na ostravské a karvinské souvrství, z nichž každé obsahuje nižší jednotky — vrstvy — a ty opět několik řádů jednotek nižších, které jsou vymezovány hlavně z praktických důvodů. Z hlediska proměnlivosti facií je ostravské souvrství zřejmě nejpestřejší sedimentární jednotkou Českého masivu. V cyklicky se opakujících sledech se střídají mořské, přechodní (brakické) a různé kontinentální facie. V ostravském souvrství se opakuje sled hrubozrnných bazálních pískovců, prachovců (výše s kořeny uhlotvorných rostlin, tzv. kořenovými půdami), uhelných slojí a jílovců s faunou sladkovodní, brakickou i mořskou.
Karpatská předhlubeň byla vytvořena na hranici paleogénu a neogénu za sávské orogeneze. Po ukončení orogeneze zde proniklo moře a docházelo k ukládání miocénních písčitých a jílovitých sedimentů (místy vápnitých) až do regrese moře koncem stupně badenu. V následném pliocénu se zde ukládaly sladkovodní sedimenty. Dnešní reliéf se začíná vyvíjet od konce spod. badenu. Na rozhraní terciéru a kvartéru byl již vytvořen základní morfostrukturní tvar území. Terciérní reliéf byl však odlišný od současného a je zde pohřben pod mocnými kvartérními sedimenty.
Ve čtvrtohorách bylo území pod vlivem kontinentálního zalednění a náleží do tzv. Ostravské glacigenní oblasti, která je z hlediska kvartéru územím akumulačním. Na utváření místního reliéfu mělo největší vliv zalednění elsterské a sálské. V pleistocénu, po ústupu posledního (sálského) zalednění vznikly základní rysy povrchu terénu. Nejčastěji se vyskytujícími čtvrtohorními sedimenty jsou převážně glacifluviální štěrky a písky, glacigenní sedimenty a eolické sedimenty. Z období holocénu jsou nejdůležitější povodňové hlíny v údolních nivách větších vodních toků.
Území je silně porušené třetihorní radiální tektonikou, která ještě doposud doznívá. Tvoří jej kvartérní akumulační sníženina s rozsáhlými říčními terasami a rozčleněnou akumulační plošinou Ostravské glacigenní oblasti. Reliéf má charakter ploché pahorkatiny s oblými hřbety. V širokých nivách řek převládají rovinné úseky lemované strmými, nepříliš vysokými terasami s četnými prameništi a podmáčenými stanovišti. Roztroušené jsou zbytky destrukční zbytky náporové morény z velké části zastřené překryvy eolických sedimentů. Nejvyšším bodem jsou Kouty (333 m) v Havířovské plošině.
Významnou mírou se na podobě reliéfu podílejí antropogenní tvary způsobené zejména intenzivní těžbou uhlí a následnou hospodářskou činností. Dominují především haldy vzniklé průmyslovou a těžební činností. Nepřímo vyvolaným antropogenním tvarem jsou například poklesová území, která jsou často zatopena vodou. Časté jsou také jejich zavážky hlušinou.
Ostravská pánev je místem, kde dochází k soutoku více významných řek. Jedná se řeky Odru, Ostravici, Opavu a Lučinu. Z významných menších toků lze jmenovat Porubku a Černý potok. V Ostravské pánvi se nalézají minerální vody specifické svým složením (Lázně Darkov, Klimkovice), které obsahují jako jediné u nás zvýšené množství jódu a brómu.
Ostravsko se postupně stává znovu objeveným architektonickým skvostem naší země. Působivé jsou její industriální stavby, cihelné hornické kolonie, velkoryse koncipované průmyslové Vítkovice, jež kdysi založili Rothschildové, zajímavý urbanismus Přívozu, koncipovaný slavným vídeňským architektem Camillo Sittem, neorenesanční chrám Božského Spasitele arcibiskupského stavitele Gustava Meretty. A také secesní paláce, domy a vily, z nichž mnohé navrhovali žáci proslulého Otto Wagnera z vídeňské umělecké akademie: František Fiala st., Ottokar Böhm, Bohumil Hübschmann nebo Wunibald Deininger (Ostrava byla kdysi dokonce označována za největší secesní město Evropy). Další cenné stavby, ovlivněné vídeňskou secesí nebo darmstadtskou tvorbou opavského rodáka Josefa Marii Olbricha, navrhovali Felix Neumann, Eugen Noë či dvojice Ferdinand Mainx – Leopold Popp.
Ostravská pánev leží převážně ve 3. vegetačním stupni. Pro Ostravskou pánev je charakteristické silné antropogenní narušení způsobené jak hustotou osídlení, tak převážně průmyslem a těžbou nerostných surovin.