Itapema faz parte do conjunto geomorfológico Serra do Tabuleiro/Itajaí e Planície Costeira, uma combinação de planícies litorâneas estreitas e serras como a Serra do Cantagalo, que atinge 365 metros de altitude. Esta diversidade geográfica oferece a Itapema um cenário natural único, mas também impõe desafios para a conservação e uso sustentável de seus recursos.

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As terras baixas do município, inseridas nas bacias dos rios Tijucas, Perequê, São Paulino e Fabrício, apresentam um solo argilo-arenoso propício para a agricultura. Historicamente, estas áreas contribuíram para o desenvolvimento de atividades agrícolas de subsistência, com cultivos de mandioca, milho, café, arroz, amendoim, banana, laranja e melancia. Por outro lado, as áreas elevadas foram utilizadas para a extração de recursos naturais como madeiras e ervas medicinais, o que hoje suscita preocupações relacionadas à erosão do solo e à perda de húmus (matéria orgânica), essenciais para a fertilidade do solo.

Um aspecto chave de Itapema é a abundância e diversidade dos seus recursos hídricos. A região é rica em água, caracterizada pela presença de rios, cachoeiras e a costa do Oceano Atlântico. Esta riqueza hídrica tem sido fundamental para o desenvolvimento da flora e fauna locais, com uma vegetação variada que inclui espécies típicas da Mata Atlântica e uma fauna diversificada. Contudo, enfrenta-se o desafio da poluição dos rios, especialmente o Rio Perequê, impactado por atividades agrícolas e crescimento urbano desordenado, o que compromete a qualidade da água e a vida aquática.