El área montañosa del Noroeste de Argentina situada en el sector central de la provincia argentina de Catamarca, que se extiende en sentido noreste-suroeste (en paralelo a la sierra de Fiambalá) por el departamento que le da nombre. Es una cadena de poca longitud, constituida por un batolito granítico en contacto con esquistos, por lo que posee un elevado grado de metamorfismo.
En su sector septentrional, más extenso y elevado, se destacan el cerro Pampa (3.243 m), y el cerro Bayo (3.003 m); corre junto a la margen izquierda del río Belén, para luego proseguir hacia el suroeste. Su trecho austral queda separado del resto de la sierra por la profunda garganta que produce el río Belén; este tramo es el que recibe el nombre propiamente de sierra de Belén. Esta formación posee yacimientos de oro y manganeso, aunque carecen de relevancia como actividad económica.
