Reljef Ličko-senjske županije je vrlo dinamičan i raznovrstan, a čine ga tri posebne cjeline. Prva je Velebitski planinski niz koji se pruža 100 km kroz županiju, s visinom od 1757 metara. Druga je reljefna cjelina zapadnolička zavala, smještena između Velebita, Kapele i Ličkog sredogorja, a treća otok Pag. Prostorni raspored tih triju cjelina uvjetuje da poprečni profil županije ima izgled galerije. Primorski reljefni niz čine otok Pag, niži pojas velebitske padine s podgorskim podom, te njezin srednji dio s udolinskim pregibom između 800 i 900 metara nadmorske visine. Lički niz čine polje Gacke (ispod 450 metara nadmorske visine), zaravni srednje Like (ispod 550 metara nadmorske visine) i velebitska padina.

Topografska je kapa županije hrbat sjevernog, srednjeg i većeg dijela južnog Velebita, čiji planinski niz dominira cijelim tim prostorom, a vršni mu se pojas odlikuje izvarednim vidicima na oba njezina pročelja.

Zahvaljujući tektonskom razvoju, prevladavajućem vapnenačkom sastavu podloge i vlažnoj klimi, na širem području Velebita i Like nastalo je mnogo špilja i jama. U tom svojevrsnom hrvatskom speleološkom parku nalazi se najveća turistička špilja Hrvatske i najdublja jama jugoistočne Europe. Reljefnu raznovrsnost upotpunjuje i hidrološko bogatstvo, sadržano u 433 kilometra morske obale, te znatnoj količini i raznovrsnosti slatkih voda. Vrijednost županijske obale tim je veća što je zbog zanemarivog onečišćavanja te izrazitog djelovanja prirodnih pročišćivača zraka - bure, i vode - vrulja, to najčišći dio Jadrana.

Među slatkovodnim objektima najprivlačnija su Plitvička jezera koja se nalaze na sjeveroistočnom rubu županije. Potom slijedi Gacka, koja se ubraja u najpoznatije pastrvske vode na svijetu. Posebno su privlačna njezina vrela, zaštićena kao geografski i geološki spomenik prirode. Tu je i rijeka Lika, po duljini prirodnog toka druga po veličini ponornica u Europi.