Il territorio della Provincia va dalla costa orientale alle zone interne più impervie e comprende le alture più elevate, le coste e le cale più suggestive; al suo centro si innalza la montagna più importante dell’isola, il Gennargentu, la cui vetta più alta, Punta La Marmora raggiunge i 1834 metri ed il cui paesaggio montano racchiude grande valore naturalistico.
Altri rilievi di particolare pregio sono il grande dosso calcareo carsificato del Monte Albo che segna i margini del pianeggiante paesaggio delle Baronie, finendo per confinare con gli altipiani granitici di Fonni, (che col Monte Spada raggiunge i 1.626 metri), e del nuorese.
Imponente e solitaria si eleva la mole granitica dell’Ortobene, sulle cui falde occidentali sorge il capoluogo Nuoro, a cui questa montagna è particolarmente cara.
Ma alle falde delle montagne si delinea un sistema litoraneo di eccezionale bellezza e valore sotto il profilo morfologico e ambientale, che comprende le zone costiere di Dorgali, Orosei e Siniscola.
Alle spalle della fascia costiera , la maggior parte del territorio provinciale di Nuoro si delinea come un’area di tipo collinare con boschi di leccete e sugherete, dominata dalla macchia mediterranea, con una presenza diffusa dell’attività di pastorizia. Inseriti in questo paesaggio la presenza di innumerevoli siti archeologici testimoniano una ricchezza culturale perlopiù sconosciuta.
Tra i suoi corsi d’acqua più importanti vi è il fiume Cedrino, che nascendo dal monte Fumai ed arricchendosi delle acque che scendono dal Gennagentu e dagli altipiani del nuorese si estende per 72 chilometri fino a sboccare nella parte settentrionale del golfo di Orosei.
In Baronia troviamo il fiume Posada, che formato dal rio di Alà e dal rio Mannu di Bitti sfocia nella pianura litoranea dell’omonima cittadina.
Ma il più importante di tutti è il Tirso, che in provincia di Nuoro incontra i suoi affluenti maggiori, fra i quali il Taloro, proveniente dagli altipiani della Barbagia di Ollolai: uno sbarramento forma il lago artificiale di Gusana, che raccoglie 60 milioni di metri cubi d’acqua e dà vita ad un paesaggio ricco di suggestioni.
Particolare importanza assume il fenomeno del carsismo, caratteristico dei terreni di natura calcarea e che genera numerosi sprofondamenti e grotte sotterranee. Le grotte del nuorese sono tra le più famose d’Italia, fra tutte si citano quelle di Sa Oche e Su Bentu, nella valle di Lanaittu, che coprono un percorso di oltre 6 chilometri, costellato di laghetti e orlato di grandi concrezioni calcaree (stalattiti e stalagmiti), sinora il complesso più vasto di tutta Italia. Tra le altre ricordiamo nel territorio di Dorgali, la vasta voragine di Ispinigoli, forse già conosciuta ed abitata in tempi preistorici, delle cui testimonianze sono del resto ricche le campagne vicine alla grotta ed infine quella più famosa di tutta la Sardegna, la grotta del Bue Marino, a Calagonone, abitata in altri tempi dalla foca “monaca”.
