Dağlar əsas etibarilə nisbətən asanlıqla denudasiyaya məruz qalan yura və təbaşir dövrlərinin çökmə süxurlarından təşkil olunmuşdur. Dağətəyi yerlər üçün bedlendlər (Ceyrançöl, Acınohur düzü) və palçıq vulkanları (Qobustan, Abşeron) xarakterikdir. Qusar düzənliyi və Alazan-Həftəran vadisi dördüncü dövr yaşlı qalın çınqıl çöküntüsü qatından təşkil olunmuşdur.
Kiçik Qafqaz respublikanın cənub-qərb və qərb hissələrini tutmaqla, nisbətən az yüksəkliyə malik olmaqla bir sıra silsilə və yaylalardan ibarət mürəkkəb quruluşlu dağlıq ərazidir. Başlıca silsilələri - Murovdağ, Şahdağ və Zəngəzur silsilələridir. Qarabağ yaylası Murovdağın cənubundan başlayaraq Araz çayına qədər qövsvari şəkildə sönmüş vulkanların konusları və dördüncü dövr lavaları üzərində yerləşir. Kiçik Qafqaz yura və təbaşir yaşlı vulkanogen və çökmə süxurlardan təşkil olunmuşdur.
Talış dağları ölkənin cənub-şərq hissəsini tutur. Əsas etibarilə üçüncü dövr çöküntülərindən təşkil olunmuşdur. Talış dağları Kiçik Qafqaz dağlarından Elbrus (İran) dağlarına keçid həlqəsini təşkil edir və hündürlüyü 2477 metrə çatan üç əsas dağ silsiləsi və onların bir sıra qollarından ibarətdir.

Kür-Araz ovalığı Böyük Qafqaz, Kiçik Qafqaz və Talış dağları arasındakı məkanı əhatə edir. Zaqafqaziyada ən iri dağarası çökəkliyi olmaqla, o, respublika ərazisinin mərkəzi hissəsini tutrur. Ovalıq Kür və Araz çayları ilə beş düzənliyə və ya düzə ayrılır: Şirvan, Qarabağ, Mil, Muğan və Salyan düzləri.
Abşeron yarımadasından şimala doğru Xəzər dənizi sahillərində Qusar maili düzənliyinə söykənən Samur-Dəvəçi ovalığı yerləşir. Abşeron yarımadasından cənuba doğru Talış dağlarının ətəkləri boyu Lənkəran ovalığının dar zolağı uzanır. Kür-Araz, Samur-Dəvəçi, Lənkəran ovalıqlarının, həmçinin Abşeron yarımadasının xeyli hissəsi dünya okeanının səviyyəsindən aşağıda yerləşir.