Das Einzugsgebiet des Mühlbachs bis zum Pegel Schulmühle liegt komplett im Westlichen Hintertaunus.

Das Einzugsgebiet erstreckt sich über Höhenbereiche von 159 bis 542 m üNN, wobei der größte Teil des Einzugsgebietes zwischen 250 und 400 m üNN hoch liegt. Größere Höhen werden nur im Südosten auf der Zorner Hochfläche und in einem schmalen Streifen im Nordwesten an der Wasserscheide zum Mittelrheintaunus erreicht.

In den steilen Tälern des Mühlbachs und seiner Zuflüsse werden Hangneigungen bis ca. 49° erreicht. Das mittlere Gefälle im Einzugsgebiet beträgt etwa 6 °. Das Tal des Mühlbachs unmittelbar vor dem Pegel Schulmühle zeigt die stärksten Neigungen, aber auch in den Oberläufen des Mühlbachs und seiner Zuflüsse werden schon Neigungen über 20° erreicht, bersonders auf der Zorner Hochfläche. Insgesamt zeigt das Einzugsgebiet einen häufigen Wechsel an Neigungen, ein bewegtes Relief.

Der zentrale Bereich und die größte Fläche des Einzugsgebietes nimmt die Nastätter Mulde ein. Die Wasserscheiden bilden im Norden die Unterlahnhöhen, im Osten die Dörsbach-Mühlbachwasserschiede und im Westen der Mittelrheintaunus. Diese naturräumlichen Einheiten haben aber alle nur geringe Flächenanteile am Einzugsgebeit. Nur die Zorner Hochfläche im Südwesten, in Rheinlandpfalz und Hessen, hat noch einen größeren Anteil am Einzugsgebiet.

Der Wispertaunus und der Westliche Aartaunus haben nur sehr kleine Anteile am Einzugsgebiet und werden daher hier nicht weiter betrachtet.

• Zorner Hochfläche: Eine wellige, wenig zerschnittene Hochfläche auf 400 bis 500 m üNN mit sanfthängigen und geräumigen Muldentälern. Sie bildet die schmale Wasserscheide zwischen dem Mühlbach im Norden und der Wisper im Süden.
• Mittelrheintaunus: Der Westrand des Hintertaunus als Rumpfhochfläche imt breiten, welligen Riedelhöhen von ca. 350 bis 450 m üNN. Er bildet die westliche Wasserscheide des Einzugsgebietes, hat aber, da die meisten Bäche zum Rhein hin entwässern, nur mit schmalen Flächen Anteil am Einzugsgebiet.
• Unterlahnhöhen: Nordwestrand der Taunushochflächen mit Höhen bis zu 350 m üNN. Eine Vielzahl tief eingekerbter Schluchten, wie die des stark mäandrierende Mühlbachtal, lösen sie in nach Norden gerichtete Sporne und Riedel auf.
• Nastätter Mulde: Eine lössbedeckte, offene, nach allen Seiten von 200 auf bis zu 400 m ansteigende Mulde aus Ton- und Bänderschiefern, die vom Mühlbachtal und seinen senkrecht dazu verlaufenden Zuflüssen mit weiten, flachen Talformen geprägt ist.
• Dörsbach/Mühlbach-Wasserscheide: Nordwestlich gerichtete Hochflächenleiste, die die Nastätter Mulde vom Unteren Dörsbach-Teifenbach-Gebiet trennt. Die fruchtbaren Lösslehmböden werden überwiegend ackerbaulich genutzt.