Tỉnh Nghệ An nằm ở Đông Bắc dãy Trường Sơn, địa hình đa dạng, phức tạp và bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ Tây - Bắc xuống Đông - Nam với ba vùng sinh thái rõ rệt: miền núi, trung du, đồng bằng ven biển. Đỉnh núi cao nhất là đỉnh Pulaileng (2.711m) ở huyện Kỳ Sơn, thấp nhất là vùng đồng bằng huyện Quỳnh Lưu, Diễn Châu, Yên Thành có nơi chỉ cao đến 0,2 m so với mặt nước biển (đó là xã Quỳnh Thanh huyện Quỳnh Lưu). Đồi núi chiếm 83% diện tích đất tự nhiên của toàn tỉnh.

Đặc điểm địa hình trên là một trở ngại lớn cho việc phát triển mạng lưới giao thông  đường bộ, đặc biệt là các tuyến giao thông vùng trung du và miền núi, gây khó khăn cho phát triển lâm nghiệp và bảo vệ đất đai khỏi bị xói mòn, gây lũ lụt cho nhiều vùng trong tỉnh.