Als einzige Mittelgebirgs-Fließgewässerlandschaft erstrecken sich die verkarsteten Kalkgebiete über die Paderborner Hochfläche im Süd-Osten des Stadtgebietes.

Die Gewässernetzdichte dieser Fließgewässerlandschaft ist gering. Trotz der großflächigen Ausdehnung der Kalkgebiete verlaufen innerhalb nur knapp 17% des Paderborner Fließgewässernetzes. Die Ursache hierfür sind die Kluftsysteme der Kalkgesteine, die einen unterirdischen Wassertransportweg schaffen. Eine weitere Folge dieser besonderen Gesteinsstruktur sind die sommerlichen, temporären Trockenperioden, denen einige der Karstbäche unterliegen. In diesen Gewässern muss der Lebenszyklus der Pflanzen und Tiere in relativ kurzer Zeit abgeschlossen sein, bevor das Wasser erneut im Boden verschwindet und die aus Kalkplatten oder blanken Felsen bestehende Sohle freilegt. Je nach Wassermenge sind die Gewässer im ungestörten Zustand von Erlen-Auenwäldern oder kalkliebenden Buchenwäldern umgeben.

In Extremfällen kann die Wasserführungsperiode so kurz ausfallen, dass sich keine eigenständige Besiedlung der Gewässer entwickelt. Dies ist zum Beispiel auf der Paderborner Hochfläche der Fall. 

Als Besonderheit können Grundwasserbewohner wie der Höhlenkrebs Niphargus in den kurzen Fließperioden aus Klüften an die Gewässersohle oder in Quellen gespült werden.

Die Gewässer innerhalb der Niederungen sind kaum in das Gelände eingetieft und überfluten im Naturzustand bei jedem Hochwasser die umliegenden Ebenen. Dadurch entsteht der typische, artenreiche Auencharakter. Durch den Huminstoffeintrag der organischen Substanz und den tonig-schluffigen Partikeln der Sohle erscheint das Wasser oft bräunlich gefärbt und steht auf weiter Fläche nahezu still. Dementsprechend sind an diesen Bächen und Flüssen Arten aufzufinden, die auch Stillgewässer besiedeln. Natürlicherweise stocken an den Niederungsgewässern Erlenbruchwälder oder Eichen-Ulmenwälder, begleitet von Röhricht- und Großseggenbeständen.

Innerhalb des Paderborner Stadtgebietes erstrecken sich die Niederungen mit unterschiedlichsten Sohlsubstraten von Nordwesten her großflächig bis an die Grenzen des Mittelgebirges. Von sandigen Lehmen geprägte Niederungsgewässer machen 30% des gesamten Paderborner Fließgewässernetzes aus. Weitere 24% werden von Niederungen mit sandig-kiesigen Substraten beeinflusst. Schluffige Lehme und Organisches Material als Niederungssubstrat kommt nur noch in knapp 10% des Gewässernetzes vor.

Die hauptsächlich aus Sand bestehende Sohle ist leicht formbar und so schafft das Wasser Tiefenrinnen, Kolke und Sandbänke. Charakteristisch sind auch die Rippelmarken, wellenartige Sandverlagerungen des Flussbettes, sowie stellenweise dunklere, organische Ablagerungen aus Blättern und Totholz. Der Gewässerverlauf verändert sich stetig durch Uferabbrüche und Altarm-Abschnürungen. Das Wasser ist nährstoffarm und klar. Auch artenärmer sind diese Gewässer. Die meisten Individuen benötigen ein Sekundärsubstrat wie Totholz oder Wasserpflanzen, um zu überleben.

Neben den reinen Sandsohlen treten auch organisch geprägte Sohlsubstrate innerhalb der Sandgebiete auf. Diese bestehen unter anderem aus Torf und Detritus. Der Gewässerverlauf ist nur gering in die Ebene eingelassen und erzeugt so unregelmäßig miteinander verbundene Laufrinnen, deren Ufer bei jedem Hochwasser übertreten werden. Dieser extreme Lebensraum ist arten- und individuenarm.

Ausgedehnte Sandgebiete, die den Norden Paderborns prägen und Gewässer wie die Lutter oder den Mömmenbach beeinflussen, finden sich im Bereich der angrenzenden Senne.

Als Löss werden eiszeitliche Ablagerungen aus feinkörnigen Bestandteilen bezeichnet. Sie bilden im Süd-Westen Paderborns ebene bis flach geneigte Flächen im Vorland des Mittelgebirges.

Gewässer in diesen Gebieten weisen einen unregelmäßig geschlängelten Verlauf mit steilen, tonigen und oft sehr stabilen Uferböschungen auf. Im Bachlauf selbst sind plattige Mergelsteine zu finden. Das Wasser ist kalk- und nährstoffreich. Es hat eine milchig-trübe Färbung, sodass aufgrund der verminderten Sonneneinstrahlung nur eine spärliche Wasservegetation ausgeprägt ist. Die Wasserfauna ist als Folge der Substratbedingungen und der Wassertrübung arten- und individuenarm. Im vom Menschen unbeeinflussten Zustand sind die ufernahen Auen unter anderem von Eichen-Ulmen-Wäldern mit krautreicher Bodenvegetation bedeckt.

Da die äußerst fruchtbaren Lössböden überwiegend landwirtschaftlich genutzt werden, sind naturnahe Bäche kaum bis gar nicht vorhanden.

Die Sohlen der Bäche und Flüsse dieser Fließgewässerlandschaft werden hauptsächlich von Kiesen geprägt. Es wechseln sich kürzere, flache Stellen und längere, tiefere im Längsverlauf des Gewässers ab. Die Hauptströmung bildet häufig Prall- und Gleithangstrukturen aus. Das Wasser ist kalk- und nährstoffreich sowie klar. Die strukturreichen, dynamischen Gewässer bieten eine Vielzahl an Kleinlebensräumen und weisen oft einen großen Arten- und Individuenreichtum auf. Begleitet werden sie im Naturzustand von Traubenkirsch-Erlen-Eschenwäldern oder Eichen-Hainbuchenwäldern mit reicher Krautschicht.

Verwitterungsgebiete machen nur einen kleinen Teil im Westen Paderborns aus, prägen jedoch eine Vielzahl an Gewässern wie den Gefällebach oder den Lösekenbach.