El valle se encuentra perfectamente enmarcado entre las altas cumbres de la Cebollera y la Sierra de Carcaña. A pesar de la diferencia de altitud existente entre la depresión y la montaña, unos mil metros, no existe un relieve exagerado, más bien se puede hablar de formas maduras sin escarpes pronunciados ni desfiladeros o cañones.
Las formas del modelado del relieve de esta comarca están condicionadas por la estructura o disposición tectónica de las rocas, por las características litológicas o naturaleza minero–textural de las mismas y, finalmente, por la climatología, que se concreta en los efectos glaciares que actuaron en épocas pasadas con más intensidad que en las actuales.
A modo de inventario, destacan las siguientes formas de relieve (TEJERO DE LA CUESTA, 1988):
1. Sierras plegadas de la Ibérica, con elevación y continuidad del relieve máximos.
- Castillo de Vinuesa
- Cebollera
- Portillo de Pinochos
- Tabanera
2. Pliegues aislados del interior; sierras aisladas que destacan de las superficies llanas o deprimidas.
- Carcaña
3. Escarpes tectónico–erosivos; líneas de ruptura bien marcadas, sobre una o varias vertientes de las sierras eminentes.
- Sierra Cebollera (N y SE)
4. Formas glaciares de excavación y de acumulación sobre las sierras más elevadas.
- Sierra Cebollera (S)
5. Corredores fluviales.
- El Valle del Razón
La orientación de las formas de modelado es consecuencia de las directrices tectónicas de la Cordillera Ibérica y de la orientación de los pliegues y grandes líneas de fracturación de las rocas. Es el caso de la orientación que sigue la Sierra del Portillo de Pinochos, desde el Castillo de Vinuesa hasta el puerto de El Royo, con un brusco descenso de su ladera oriental hasta el río Razón que coincide con un sinclinal y falla de direcciones aproximadas N–20–O. La Loma del Picorzo tiene la misma orientación, coincidente con otro sinclinal paralelo al anterior.