El suelo de la provincia es un laberinto de sierras y cerros que se entrecruzan, entre profundos barrancos, con algunos pintorescos valles y pequeñas llanuras en la zona litoral. Sus montañas son derrames del Sistema Ibérico, desprendidos de las sierras turolenses de Gúdar y Javalambre. De la primera arrancan tres alineaciones: con dirección NE, la que sigue por la Muela de Ares (1318 m) hacia el Ebro; con dirección E, la que tiene por centro Peña Golosa (1813 m), el más elevado conjunto orográfico de todo Levante, que domina como pirámide gigante la serie confusa de cerros que se extienden desde el límite con Cataluña al río Mijares; y con rumbo SE, la alineación que cruza el Mijares y sigue por las Sierras Espina (1187 m) y Espadán (1041). De la Sierra de Javalambre parten estribaciones, como el pico del Aguila, que recorren la zona limítrofe con Valencia.
Hasta en la misma costa se alzan montañas, como los montes de Irta, con el bastión marítimo de Peñíscola, las atalayas de Alcalá y las sierras del Desierto, cerca del Cabo Oropesa. La llanura se reduce a pequeñas porciones litorales entre las montañas costeras anteriores. A 65 km de la costa se hallan los islotes volcánicos de las Columbretes.
