Արցախի Հանրապետությունը գտնվում է Հայկական լեռնաշխարհի հյուսիս-արևելքում՝ Փոքր Կովկասի ծալքաբեկորավոր լեռների արևելքում։ Արևմուտքում սահմանակցում է Հայաստանին, հարավում՝ Իրանի Իսլամական Հանրապետությանը, արևելքում՝ Ադրբեջանական Հանրապետությանը։ Մակերևույթը հիմնականում լեռնային է՝ իրեն բնորոշ բարդ ռելիեֆով։ Լեռնային գոտիները զբաղեցնում են Հանրապետության ամբողջ տարածքի 3/4-ը։ Մակերևույթի բարձրությունների տարբերությունը կազմում է 3600 մետր։ Հյուսիսային Արցախում արևմուտքից արևելք ձգվում են է Մռավի լեռնաշղթան, որի երկարությունը կազմում է շուրջ 70 կմ։ Լեռնաշղթան կազմված է հրաբխածին ապարներից, որոնք տեղ-տեղ կտրտված են խոր կիրճերով ու գետահովիտներով։ Շղթայի վրա կա մոտ քսան գագաթ, որոնց բարձրությունը անցնում է 3000 մետրից։ Ամենաուշագրավ լեռնագագաթներն են՝ Մեծ Հինալը (3367 մետր), Սպիտակասարը (Ագդագ, 3200 մետր), Քյոռողլուդագը (3462 մետր), Օմարը (3395 մետր) և շղթայի վերջին երեքհազարանոցը՝ Մռավը (3340 մետր), որի անունով էլ կոչվում է լեռնաշղթան։ Մռավի լեռնաշղթայում է գտնվում նաև Արցախի Հանրապետության ամենաբարձր կետը՝ Գոմշասարը (3724 մետր բարձրությամբ), որը հաճախ անվանում են նաև Արիության լեռ։ Լեռների լանդշաֆտը լեռնամարգագետնային է, իսկ լանջերին կան անտառներ, սողանքներ, փլվածքներ և սողանքային լճակներ։ Արցախի արևմտյան տարածքում տարածվում է Ղարաբաղի լեռնաշղթան։ Այն ձգվում է գրեթե միջօրեականի ուղղությամբ՝ Թարթառից մինչև Արաքսի հովիտը։ Կազմված է յուրայի և կավճի նստվածքային ու հրաբխային ապարներից, տեղ-տեղ՝ ուլտրահիմքային ներժայթուկներից։ Ղարաբաղի լեռնաշղթայի ամենաբարձր կետը Մեծ Քիրս լեռն է՝ 2724 մետր բացարձակ բարձրությամբ։ Այս լեռնաշղթայի փեշերին՝ ԼՂՀ Հադրութի շրջանում է գտնվում Ազոխի քարայրը, որտեղ պահպանվել են նեանդերթալյան մարդու բրածո մնացորդներ։ Միջին բարձրությունները, հատկապես արևելյան լանջերը, ծածկված են կաղնու, հաճարի, բոխու անտառներով, որոնք հարավում փոխվում են չորասեր նոսր անտառների։