Maakonna piires suubub merre 34 jõge ja muud vooluveekogu, pikimad ja suurima valglaga on Jägala, Keila ja Pirita jõgi ning Valgejõgi. Harjumaa sajast järvest on suurimad Ülemiste, Kahala ja Harku järv. Tallinna pinnaveehaarde süsteemis on rajatud kaks suurt veehoidlat: Paunküla ja Soodla. Kõrgeim koht asub maakonna idaosas Tapa-Pikksaare vallseljakul, see ulatub 112,6 meetrit üle merepinna.

Mitmekesiste elupaikade tõttu on Harjumaa taimestik liigirikas, haruldastest taimeliikidest olulisemad on põhja-lipphernes, alpi võipätakas, püsiksannikas ja mitmed käpalised. Tähelepanuväärne on ka põõsasmarana rohke esinemine maakonna loodeosas.