赤石山脈
長野縣位於本州中部，南北長約212公里，東西寬約120公里，擁有八個陸上鄰縣（群馬縣、埼玉縣、山梨縣、靜岡縣、愛知縣、岐阜縣、富山縣、新潟縣），是日本接壤縣份最多的縣。東西日本的地質學分界線糸魚川靜岡構造線縱貫長野縣南北，沿線有四庄盆地、松本盆地、諏訪盆地等盆地，構造線兩側在地形和地質上有很大不同。也因此長野縣內的活斷層和地震次數都較多。長野縣自西至東有飛驒山脈、木曾山脈、赤石山脈三大山脈，這三大山脈合稱「日本阿爾卑斯」。多山的地形使得長野縣有「日本屋脊」之稱，縣內有15座海拔高度超過3,000米的山峰。飛驒山脈的特色是非對稱山稜和第四紀火山。木曾山脈大部分由花崗岩構成，冰河地形發達。赤石山脈則多由古生代和中生代的堆積岩形成，沒有火山分佈。雖然木曾山脈擁有日本第二高峰北岳(北岳屬於赤石山脈)等海拔超過3,000米的高峰，但因岩石質地較易受侵蝕，因此山容較為平緩。長野縣內火山眾多，主要火山有八岳、淺間山、燒岳等，縣內三分之一的面積被火山噴出物覆蓋。位於長野縣西部的御嶽山原本並不活躍，但在1979年突然噴發，此後活動頻繁。2014年御嶽山火山噴發導致58名登山客死亡，是日本二戰之後死亡人數最多的火山事故。長野縣的輕井澤高原、富士見高原、霧峰高原、志賀高原等地則是著名的觀光地。長野縣的宅地、耕地、牧場面積只佔全縣的14.8%，山脈之間的谷地和盆地則是長野縣主要的人口聚居區，這也導致長野縣的人口分佈極不均衡。長野縣內的主要盆地有北部的、東部的和、中部的松本盆地、南部的諏訪盆地和，其中以松本盆地面積最大。長野縣河川眾多，縣內主要河流有千曲川、天龍川、木曾川。日本第一長河，全長367公里的信濃川在長野縣內被稱為千曲川，主要流經長野縣東部。和千曲川的匯流處是戰國時代著名戰役川中島之戰的爆發地點。天龍川則是長野縣南部的主要河川，伊那盆地系由天龍川沖積形成。位於長野縣南部的諏訪湖面積有12.9平方公里，是長野縣面積第一大湖泊。長野縣還有等湖泊。