- Hướng núi chủ yếu trong khu vực Đông Bắc là hướng vòng cung.

- Phía tây, được giới hạn bởi thung lũng sông Hồng và thượng nguồn sông Chảy. Những đỉnh núi cao của vùng Đông Bắc đều tập trung ở đây như Tây Côn Lĩnh (2419m), Pu Tha Ca (2274m), Kiều Liêu Ti (2402m).

- Phía bắc sát biên giới Việt - Trung là các cao nguyên (sơn nguyên) lần lượt từ tây sang đông gồm: cao nguyên Bắc Hà, cao nguyên Quản Bạ, cao nguyên Đồng Văn. 

- Phía đông có 4 cánh cung chính: Sông Gâm, Ngân Sơn, Bắc Sơn và Đông Triều. Các cánh cung này mở ra về phía bắc và phía đông và tập trung tại Tam Đảo.

- Phía tây nam vùng đồi (trung du) phát triển rộng.

- Địa hình chủ yếu là các đồi và núi thấp có độ cao trung bình 500 - 600 m và có xu hướng giảm dần độ cao từ Tây Bắc xuống Đông Nam.

Cao nguyên đá Đồng Văn nằm ở độ cao trung bình 1.000 - 1.600m so với mực nước biển trên diện tích hơn 2.354km². Đây là một trong những vùng đá vôi đặc biệt của cả nước, có sức lôi cuốn mạnh mẽ đối với du khách và những nhà nghiên cứu khoa học bởi chúng chứa đựng những dấu ấn tiêu biểu về lịch sử phát triển của vỏ trái đất, những hiện tượng tự nhiên, những cảnh quan đặc sắc, tính đa dạng sinh học cao. Theo khảo sát của các nhà khoa học Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản thì Cao nguyên đá Đồng Văn có 11 hệ tầng địa chất gồm: Chang Pung, Lutxia, Sika, Làng Xảng, Si Phai, Tốc Tát, Lũng Nậm, Bắc Sơn, Đồng Đăng, Sông Hiến và Hồng Ngài, trong đó Chang Pung là hệ tầng cổ nhất có niên đại hơn 545 triệu năm.

Có tới 80% diện tích của Cao nguyên đá Đồng Văn bị lộ đá vôi do những ảnh hưởng từ môi trường và vết tích từ lịch sử phát triển của vỏ trái đất. Ngoài ra, cao nguyên này còn là nơi lưu giữ nhiều mẫu hóa thạch có niên đại cách bay giờ tới 400 - 600 triệu năm. Là nơi hội tụ nhiều sự kiến tạo đặc biệt về địa chất, tự nhiên và môi trường, văn hóa mà đến năm 2010, Cao nguyên đá Đồng Văn đã được UNESCO chính thức công nhận là Công viên địa chất toàn cầu.