山脉大部分由花岗岩构成，冰河地形发达。赤石山脉则多由古生代和中生代的堆积岩形成，没有火山分佈。虽然木曾山脉拥有日本第二高峰北岳(北岳属于赤石山脉)等海拔超过3,000米的高峰，但因岩石质地较易受侵蚀，因此山容较为平缓。长野县内火山众多，主要火山有八岳、浅间山、烧岳等，县内三分之一的面积被火山喷出物覆盖。位于长野县西部的御岳山原本并不活跃，但在1979年突然喷发，此后活动频繁。2014年御岳山火山喷发导致58名登山客死亡，是日本二战之后死亡人数最多的火山事故。长野县的轻井泽高原、富士见高原、雾峰高原、志贺高原