La geografía tucumana presenta dos regiones bien diferenciadas: llanuras en el este y montañas al oeste. Las llanuras constituyen la extremidad occidental del Gran Chaco. Las montañas están dominadas al norte por las sierras subandinas, mientras que una ancha franja recostada al occidente pertenece a las sierras pampeanas. Los cordones montañosos son separados por bolsones y valles.

Las Cumbres Calchaquíes, protagonistas indiscutibles del paisaje tucumano, se ubican en el sector meridional de la Puna y la sierra del Aconquija, a la que pertenecen las mayores elevaciones de la provincia, como el Nevado del Candado, de 5.450 metros y el cerro del Bolsón, de 5.550 metros de altura.

El río más importante de la provincia es el Salí, este tiene sus nacientes en la provincia de Salta, pero acrecienta su caudal por el aporte de numerosos afluentes como el Medina, que nace en las sierras subandinas, el Vipos, el Angostura, el Seco, el Chico y el Marapa. La mayor parte de todos los arroyos y ríos de la provincia son tributarios del Salí, excepto el río Santa María, que nace en Catamarca y llega hasta Salta atravesando el sector occidental de Tucumán.