Tallinna Botaanikaaia pinnamoodi on kõige enam  kujundanud Läänemere Litoriina staadium 5000 a. tagasi, hiljem aga Pirita jõgi. Nii ongi botaanikaaia silmapaistvamad pinnavormid vanad mereluited ja jõeoru astangud ning Pirita jõe külgorud. Kõige kõrgemal astangul erikaariumis küünib maapinna absoluutne kõrgus 24 meetrini. Kõrgematel luitestunud pinnavormidel valdavad leetunud mullad, vanades sootides aga glei, turvastunud või turvasmullad, idaosas esineb lohus siirdesoomuldi, jõe kallastel lisaks gleistunud ja gleimuldadele ka lammimuldi. Enamik muldi  on nõrgalt happelised. Tähelepanu väärib sooraua lade botaanikaaia taimekollektsioonidest idas soostunud ala servas, kus kohati on sooraua kihi tüsedus kuni 0.7 m.