Fjellkjeden Collserola ligger nordvest for byen. Dens høyeste topp er Tibidabo, på 512 meter over havet. Barcelona er full av små åser og høydedrag. De fleste av dem er bebodde, slik som Carmel (267 moh.), Putxet (181 moh.) og Rovira (261 moh.). Høydedraget Montjuïc ligger sørøst i byen.