La hoya superior del Loa está flanqueada a ambos lados por dos cadenas montañosas longitudinales; el flanco occidental alcanza cimas que superan los 4.500 metros, mientras el oriental (donde destacan cimas como el volcán de San Pedro y el San Pablo, todas superiores a los 5.000 metros de altitud) separa el curso principal de las cuencas endorreicas de los salares, como el de Ascotán.