Le territoire sherbrookois est situé dans une région vallonnée, faisant partie de la chaîne des Appalaches. Ce territoire accidenté est mouillé par quatre rivières, soit la Saint-François, la Magog, la Massawippi, la rivière aux Saumons, ainsi que par une importante étendue d’eau; le lac Magog. La Saint-François et la Magog, les deux plus importantes rivières, sont le fil conducteur de deux vallées se rejoignant au centre-ville, à 141 mètres d’altitude.
Le territoire est bordé au sud par les collines Haskett, dont le mont John-S.-Bourque, situé dans le parc du Mont-Bellevue, semble dominer le paysage sherbrookois du haut de ses 381 m d’altitude. Dans les faits par contre, le plus haut sommet se trouve à quelques kilomètres au sud, à 401 m d’altitude. Au nord de la ville se trouvent les premiers contreforts des collines de Stoke, où se situe d’ailleurs le sanctuaire de Beauvoir, à 320 m d’altitude. À l’ouest, à l’extérieur des limites municipales, se trouve le massif du Mont-Orford, qui culmine à 851 m d’altitude.
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