Relieve

La provincia de Catamarca contiene el 70 % de su superficie de relieve montañoso, el cual está representado por cuatro sistemas:

• En la Región este y del centro se encuentran las Sierras Pampeanas.
• En la Región oeste se halla el Sistema de Narváez, Cerro Negro y Famatina
• La zona de transición cordillerana catamarqueña en el extremo occidental hasta el límite con Chile
• Región de la Puna catamarqueña al noroeste de la provincia.

 En la provincia se destacan 3 zonas geológicamente diferenciadas:

• La puna
•  La cordillera central
• Sierras Pampeana
  

La puna 

Ocupa la porción norte de la provincia con cordilleras elevadas como la de Calalaste, grandes salares e imponentes volcanes como el Antofalla.

La región puneña, o de la puna catamarqueña, corresponde al departamento de Antofagasta y al norte del departamento de Belén. Altiplanos rodeados de elevados cordones montañosos son la fisonomía característica del paisaje puneño. El suelo es salino, debido a la intensa evaporación de agua, que deja las sales en la superficie

La cordillera central 

La región andina está ubicada en la zona occidental de la provincia, y corresponden a ella las mayores alturas de Catamarca: cerros Incahuasi (6.638 metros sobre el nivel del mar), El muerto (6.488 metros sobre el nivel del mar ), El cóndor (6.373 metros sobre el nivel del mar ). Los cordones cordilleranos se disponen de norte a sur, con excepción de la cordillera de San Buenaventura, en la zona central de la provincia, que está orientada de oeste a este. En la zona norte, entre los Andes y las sierras de Calalaste, se encuentra el salar de Antofalia.
Ocupa el sudoeste de la provincia. Presenta cumbres elevadas como el Ojos del Salado (de 6893 msnm), el monte Pissis (de 6795 msnm), y el Tres Cruces (de 6749 msnm) entre varios otros colosos conocidos como «seis miles».

Sierras Pampeanas 

Ocupan el resto de la provincia. Presenta un conjunto de sierras antiguas que forman cordones, y salares como el de Pipanaco. Las zonas este y sur de la provincia se ubican en la región de las sierras subandinas, que tienen por lo general orientación norte-sur. Sus cumbres son redondeadas y sus laderas orientales presentan pendientes suaves, mientras las occidentales son abruptas y reciben el nombre de cuestas. Las sierras están separadas por áreas llanas denominadas "planicies" .Dos son los principales cordones serranos: las sierras subandinas centrales y las orientales. En los cordones centrales se encuentran las sierras del Hombre Muerto, Chango Real, Jarillal, Las Cuevas, Hualfin, Alumbrera, Belén, Zapata y Fiambalá. El pico más alto de este sector es el cerro Morado (4.920 metros sobre el nivel del mar), ubicado en la serranía de Fiambalá. En los Cordones orientales se encuentran las sierras de capillitas, Las Lajas, El Alto, El Manchao, Ambato, Forinango, Graciana y Ancasti, y las de los Quilmes o el cajón y Aconquija en el límite con Tucumán.

Sismicidad

La sismicidad de la región de Catamarca es frecuente y de intensidad baja, y un silencio sísmico de terremotos medios a graves cada 30 años en áreas aleatorias.20​ Sus últimas expresiones se produjeron:

• 22 de septiembre de 1908  a las 17.00 UTC-3, con 6,5 Richter, escala de Mercalli VII; ubicación 30°30′0″S 64°30′0″O; profundidad: 100 km; produjo daños en Deán Funes, Cruz del Eje y Soto (provincia de Córdoba), y en el sur de las provincias de Santiago del Estero, La Rioja y Catamarca​
• 3 de noviembre de 1973 , a las 14.17 UTC-3 con 5,8 Richter: además de la gravedad física del fenómeno se unió el desconocimiento absoluto de la población a estos eventos recurrentes.
• 7 de septiembre de 2004, a las 8.53 UTC-3, con una magnitud aproximadamente de 6,5 en la escala de Richter 

Hidrografía

Entre los ríos se encuentran el río del Valle, el Saladillo, el Abaucán, Salado o Colorado, el Santa María y varios arroyos. Estos llevan agua proveniente de la fusión de los hielos de las montañas. 

Los deshielos en las altas cumbres cordilleranas del oeste son la causa de la formación de ríos que, al descender y desembocar en la llanura, permiten desarrollar verdaderos oasis cultivados por regadios. Las sucesivas cadenas montañosas abruptas, de dirección norte-sur, no dejan que esas aguas lleguen a las regiones del este y tienden a derivarlas hacia el norte, fuera del territorio provincial o hacia cuencas sin salida, generalmente salinas. Estas características obligan a cada uno de los valles catamarqueños a autoabastecerse con los recursos de agua generados en su propia cuenca imbrífera. Las principales cuencas hidrográficas de Catamarca son las de los ríos Abaucán, Belén y santa maría; y la cuenca de Antofagasta, con los ríos Punilla, Peñón y colorado. Por lo general son ríos de poco caudal y escasa longitud, que tienen recorridos muy accidentados y con tramos interrumpidos o cortados. suelen estar secos en invierno. En todo lo posible se los aprovecha para regadío, razón por la cual las poblaciones humanas se asientan cerca de los cursos de agua, irk-luso desde los tiempos Prehispánicos. Para el mejor aprovechamiento y racionalización del agua, se emplean sistemas de riego del tipo por aspersión o por goteo.

Hacia el sudoeste de la provincia se encuentra el salar de Pipanaco, una zona deprimida de unos 600 km2 , donde desaguan numerosos ríos y arroyos que nacen en las sierras de los alrededores. En el extremo sudeste de Catamarca, en el límite con Córdoba y La Rioja están las Salinas Grandes. Otros salares de la provincia son el de Antofagasta y el del Hombre Muerto, al norte, y la Salina de la Laguna Verde, al oeste.

A mediados del siglo XX se les comenzó a dar uso, encerrando parte de sus cauces con diques y represas para abastecer a la población, y también extrayendo agua subterránea mediante la excavación de pozos que llegan hasta las napas subterráneas.

Distribución del agua por embalses

Para de aprovechar el agua superficial se inicia una serie de construcciones en el territorio catamarqueño, destinadas a solucionar el problema de riego en la provincia de Catamarca, para ello se proyectan una red de diques de tal manera de aprovechar el recurso hídrico con la finalidad de ampliar la frontera agrícola y ganadera. 

El privilegio lo tiene la zona Este del territorio provincial, ya que cuenta con cinco de los siete diques existentes en la provincia. Ellos son: Ipizca, Sumampa, La Cañada, Motegasta y Collagasta, constituyéndose en una política de Estado traducida en un proyecto hídrico-agropecuario sostenido por todos los gobernantes a lo largo del tiempo.

La región Este manifiesta aptitudes para el desarrollo que lentamente, con leyes favorables a la radicación industrial, créditos de fomento para el agro, orientación profesional para el agricultor o ganadero, entre otras facilidades, impulsan el aprovechamiento de las áreas disponibles, que se explotan en bajos porcentajes  el asentamiento de colonias y la radicación de empresas dedicadas a la explotación agrícola han incentivado los cultivos destinados a ingresar en mercados extranjeros, como es el caso de la soja, el poroto y el tabaco.