赤石山脈
北端には鋸岳 - 甲斐駒ヶ岳 - 早川尾根 - 鳳凰三山と連なる連峰が北西から南東につらなり(甲斐駒山脈)、この連山から野呂川・北沢峠を隔てた南側では、主に南北に連なる二列の山脈となる。東側の連山(白峰山脈)は白峰三山(北岳・間ノ岳・農鳥岳)と白峰南嶺(広河内岳・黒河内岳・笊ヶ岳など)と呼ばれ、西側の連山(狭義の赤石山脈)は仙丈ヶ岳を北端とし、塩見岳(両者の連なる長大な尾根を仙塩尾根と称する)・荒川三山・赤石岳・聖岳・上河内岳・茶臼岳から南アルプス最南端の光岳に至る。光岳より南にもさらに山が連なり、光岳以南は深南部と呼ばれる(大無間山・黒法師岳など)。
飛驒山脈が、急峻な山容の山が多いのに対して、赤石山脈は北部の甲斐駒ヶ岳 - 鋸岳一帯と北岳の一部を除き、比較的なだらかな山容の山が多い。これは、赤石山脈が飛騨山脈より新しく隆起した山々であるため、比較的侵食が進んでいないためだと考えられている。大部分の山々は中生代白亜紀の砂岩・頁岩・粘板岩などの地層からできていて、山肌は黒っぽい。ただし北端の甲斐駒ヶ岳 - 鳳凰三山の連峰だけは花崗岩よりなり、山肌が真っ白で赤石山脈の中では異彩を放っている。また、最終氷期の氷河の痕跡である圏谷が、仙丈ヶ岳・間ノ岳・荒川岳などに見られる。
赤石山脈は年間4ミリメートルほどの隆起が続いており、この隆起速度は世界でも有数である。よって、この成長が持続的に続くと仮定すると、現代から数百年後には間ノ岳が単独で日本第3位の標高となり、遠い将来には甲斐駒ヶ岳も3000メートルを超える標高になると予想されている。
狭義の赤石山脈の西側には、伊那山地が平行して南北に延びており、その間の谷(国道152号が通っている)は、中央構造線によって作られたものである。