Sólo una pequeña parte de su territorio, al sur y al oeste, ingresa dentro del ámbito de las Sierras Pampeanas con pequeñas lomadas como las de las Sierras de Guasayán y Sierra de Choya (al oeste) y Sierras de Ambargasta (al sudoeste, compartidas con Córdoba), más al suroeste, en los límites con Córdoba y Catamarca se encuentra una deprimida cuenca endorreica caracterizada por su aridez y la existencia de enormes salares como los del conjunto Salinas Grandes y Salinas de Ambargasta, mientras que al sudeste se encuentran áreas más deprimidas, con humedales que desembocan en la gran Laguna de Mar Chiquita o Mar de Ansenuza y las lagunas asociadas a los cráteres meteoríticos del Campo del Cielo, mientras que al noreste de la provincia corresponden zonas de Chaco Impenetrable.