İl alanının büyük bir bölümü Alp kıvrımlaşması sırasında şekillenen Güneydoğu Toroslarının kolları, ilin güneyini doğu-batı yönünde baştan başa kaplar. Güneyde daha düzenli sıralar oluşturan bu dağlar, Tohma suyu ve Fırat'a katılan çok sayıda akarsular aracılığıyla sıkça parçalanmıştır. İldeki Belli başlı dağlar.

Malatya Dağları: Besni, Adıyaman ve Kahta ile Malatya ovasını doldurur. Yüksek ve çok dalgalı olan Malatya Dağlarında önemli düzlükler yoktur. En önemli doruklar, batıdan doğuya doğru Korudağ (2100m), Karasuya (2424m), Becbel Tepe (2006m), Beydağı (2544m), Kelletepe (2150m), Gayruk Tepe (2306)'dir.

Nurhak Dağları: Akçadağ ilçesinde Sultansuyu ile Kahramanmaraş ili arasında bulunur. Sönmüş Volkanik durumludur. Üzerindeki en önemli yükseltiler Derkent Dağı (2428), Kepez Dağı (2140m) Kuşkaya Tepesi (1922 m) Akçadağı (2013 m) dir.

Yama Dağı: Malatya'nın kuzeyindedir. Yüksekliği 1500m'dir. Büyük bir kısmı Sivas ile içerisinde kalır.

Diğer önemli dağlar: Öğle kayası Dağı (2397 m) Kartaltepe (2916), Yetlicek Dağı (2727 m) Karakaya Tepesi (2424m ) Venk ve İzollu Dağlarıdır.

Anadolu'nun öteki dağları gibi, Malatya'daki dağlar bir zamanlar ormanlarla kaplıyken kesilerek ve yakılarak tüketilmiştir. Fakat son zamanlarda "Yeşil Kuşak" adıyla orman yetiştirme çalışmaları yapılmaktadır.