La cadena montañosa del centro-noroeste de Argentina, perteneciente al ámbito regional de las Sierras pampeanas, que se localiza en el sector noroccidental de la provincia de La Rioja. Con una dirección general norte-sur, la sierra se extiende entre los 67º 30’ y los 68º longitud O y entre los 28º 30’ y los 29º 30’ latitud S, comprendida entre la cuesta de Miranda, al sur, y el portezuelo de Guacachica-Inca, al norte, donde comienza la mole imponente del nevado de Famatina.
La sierra forma parte de una unidad más amplia, denominada cordón Occidental o de Famatina, que se extiende por las provincias de La Rioja y Catamarca. Este sistema montañoso, que tiene una longitud de 400 km aproximadamente y un ancho de entre 25 y 55 km, presenta como característica principal no ser, por su origen y evolución, una verdadera sierra pampeana, si bien se la incluye en la región toda vez que participa con ellas de un espacio geográfico similar en lo relativo a características climáticas, económicas y poblacionales.
La sierra de Famatina, limitada al este por los valles de Fiambalá y Chilecito y al oeste por los valles Hermoso y de Chascuil, constituye el ramal más septentrional y elevado del cordón. Las cumbres más elevadas son el cerro General Manuel Belgrano (o nevado de la Mexicana, 6.201 m) y el cerro Negro Ove (6.100 m); muchas de esas cumbres se encuentran cubiertas de nieves perpetuas. Al sur de la sierra, en general caracterizada por la aridez, las lluvias son más abundantes y hay precipitaciones en forma de nieve, por lo que los ríos son también más caudalosos. En líneas generales la vertiente oriental es más húmeda que la occidental.
Hay una serie de pasos o cuestas muy elevados y difícilmente transitables, como la cuesta de Miranda (2.050 m), que es la única recorrida por una carretera, a través de la cual se comunica la región de las Sierras pampeanas con la de Cuyo. Al sur de la cuesta de Miranda se localizan las sierras de Paganzo, Vilgo y Talampaya, que delimitan a los campos de Talampaya e Ischigualasto (o valle de la Luna), famosos por su riqueza paleontológica y arqueológica. A continuación, se elevan las sierras Valle Fértil, de la Huerta, Gigante, Guayaguas y Alto Pencos. Todos estos conjuntos montañosos están plenamente identificados en su origen y morfología como sierras Pampeanas.