El relieve de la Comunidad de Madrid presenta dos zonas claramente diferenciadas: Al norte y al oeste la sierra madrileña con las montañas de la sierra de Guadarrama y, sin solución de continuidad, la de Somosierra. Al sur y al este la llanura, en la depresión del Tajo, formada por la Submeseta Sur que es prolongación de La Alcarria y La Mancha. Esta configuración hace que exista una diferencia de nivel de casi 2.000 metros entre la cota más baja, Aranjuez con 489 metros, y la cota más alta, el Pico de Peñalara con 2.428 metros de altitud.

La cordillera conocida como por los madrileños como Sierra de Madrid, está formada por las sierras de Guadarrama y Somosierra que pertenecen al Sistema Central y se formaron por el empuje de la placa africana sobre la euroasiática hace más de 350 millones de años. Ocupan una extensión cercana a los 140 kilómetros de largo y 30 kilómetros de ancho por término medio.

La que tiene alturas más bajas es la Sierra de Somosierra que se extiende desde el vértice norte del Puerto de Somosierra, de 1.864 metros de altura, hasta el límite sur de la campiña en el municipio de Torrelaguna. Está formada por la Sierra Cebollera y la Sierra de la Puebla y sus principales materiales son rocas metamórficas, comopizarras, cuarcitas y gneises.

En la Sierra Cebollera, además del Puerto de Somosierra, se encuentran las elevaciones de Peña Cebollera , con 2.129 metros y el Coto de Montejo, que alcanza los 2.047 metros sobre el nivel del mar.

De la Sierra de la Puebla podemos destacar la Peña de la Cabra, con 1.831 metros de altitud, y la Cabeza Antón, con 1.396 metros.

La Sierra de Guadarrama, con sus 80 kilómetros de longitud, se extiende desde las cercanías del Puerto de Somosierra hasta la depresión del Alberche y está formada por rocas plutónicas, principalmente granitos. Se extiende en dirección suroeste-noreste por la Comunidad de Madrid, al sur, y por Castilla y León (Ávila y Segovia), al norte.

Para su descripción podemos considerar cuatro ramales:

El ramal oriental que se extiende desde Siete Picos, 2.138 m, hasta las estribaciones del Puerto de Somosierra, formando un ángulo con su vértice hacia el este, en el que encaja el Valle del Lozoya.

En su ramal septentrional se encuentran, entre otros, los picos de Dos Hermanas, 2.271 m; Peñalara, 2.430 m, el más alto de la Comunidad de Madrid; Puerto del Reventón, 2.078 m; Flecha, con 2.078 m; Puerto de Malagosto, 1.931 m; Peña Cabra, 2.165 m; Puerto de Navafría, 1.773 m; Realejo Alto, 2.100 m; y Peña Quemada, 1.832 m.

Las estribaciones más representativas de su ramal meridional son la siguientes:

Cuerda Larga con las cumbres de Alto de Guarramillas, de 2.265 m, conocido popularmente por 'La Bola del Mundo'; Valdemartín, 2.278m; Hierro Mayor, 2.383 m;Hierro Menor, 2.365 m; y la Najarra, con 2.106 metros de altura.

Sierra de la Morcuera con el Puerto de la Morcuera de 1.796 metros y el vértice de Perdiguera, 1.865 m.

Sierra de Canencia con el Puerto de Canencia de 1.524 metros y los picos de Mondalindo (1.833 m) y Cabeza de Braña (1782 m).

Sierra de la Cabrera, una minúscula cadena montañosa de forma lineal, donde destacan el Pico de la Miel; 1384 m; el Cancho Gordo; 1568 m; y el Cerro de la Cabeza, 1247 m, siendo éste el único que se aparta del eje de la sierra, formando algunas pequeñas y suaves vaguadas.

La Pedriza, una orografía granítica caprichosa originada por la erosión del viento, el agua y los hielos sobre grandes rocas, piedras caballeras y canchales que llegan a orillas delrío Manzanares. Es una zona muy apreciada por los madrileños para su ocio de fin de semana, sobre todo en los calurosos veranos, cuando se puede disfrutar de las aguas casi heladas de Charca verde. Sus alturas tienen un aspecto inconfundible que ha generado sus nombres: El Tolmo, el Camello, el Yelmo, el Pájaro, el Cocodrilo, laEsfinge, el Cancho Centeno, el Cancho de la Herrada,el Cancho de los Muertos, etc.

Su ramal occidental se extiende desde Siete Picos hasta la depresión del Alberche. Allí encontramos el Cerro Ventoso, la Mujer Muerta, el Puerto de la Fuenfría, la Peña del Aguila, la Peñota , el Puerto de Guadarrama -con el Alto de los Leones de 1.511metros de altitud-, la Cabeza Líjar, el Monte Abantos, el Puerto de la Cruz Verde, las Machotas, San Benito, Santa Catalina y La Almenara.

Del resto de la comunidad, la depresión del Tajo, poco se puede decir. Los ríos de la Comunidad de Madrid, Jarama, Guadarrama y Alberche y sus afluentes, descienden hasta el río Tajo desde la Sierra de Guadarrama y según atraviesan la meseta madrileña generan a su paso frondosas vegas bordeadas por altas cárcavas. Actualmente, estos ríos montañosos están retenidos por numerosos embalses, en su mayor parte dedicados a proveer de agua a la ciudad de Madrid.