La alineación montañosa del Noroeste argentino localizada en el sector septentrional de la provincia de Catamarca, muy próxima al límite con las de Tucumán y Salta, en la zona de intersección entre la Puna y la cordillera Oriental. Corre al oeste del valle de Santa María (depresión perteneciente a los valles Calchaquíes) y de las cumbres Calchaquíes, en sentido norte-sur, a lo largo de 142 km, rodeada en su tramo sur por los ríos Santa María y Saladillo, y al norte por el río Calchaquí-Cachi.
A partir del valle de Santa María, eleva su amplio y árido dorso de rocas cristalinas, irregularmente aplanado en la cumbre, hasta superar los 4.000 m sobre el nivel del mar. Su ladera oriental está seccionada en macizas estribaciones, que terminan a veces al pie de la sierra en cerros de pequeño tamaño aislados en medio de amplios conos de deyección.
Estas montañas también llevan el nombre de sierra del Cajón por su conformación mesetiforme, que puede ser observada desde la cuesta del Infiernillo, en las sierras del Aconquija. El bolsón de Santa María la separa del bloque elevado del Aconquija y muestra su piedemonte, con extensos campos de arena en forma de médanos, como el Campo del Arenal.
Durante la época prehispánica fue asentamiento de los grupos indígenas de la cultura calchaquí, que en la época colonial fueron llevados en repartimientos a la localidad bonaerense de Quilmes; de ahí deriva el nombre que recibe en la actualidad la sierra.
