A l'est, l'Alsace est bordée par le Rhin qui forme la frontière entre la France et l'Allemagne.

A l'ouest, s'élève la chaîne des Vosges, barrière naturelle aux sommets arrondis ou ballons, nettement plus élevée au sud (le Grand Ballon ou Ballon de Guebwiller culmine à 1424m) qu'au Nord (le Donon, 1 009m), granitique au Sud et gréseuse au Nord. Fortement boisées, les Vosges sont couvertes au Sud sur leurs sommets de prairies d'altitude, les Hautes Chaumes.

Le versant oriental des Vosges, bien plus abrupt du côté alsacien que du côté lorrain, porte les collines sous-vosgiennes formées de roches sédimentaires très variées et de zones de fractures. C'est le domaine du célèbre vignoble alsacien.

Entre Vosges et Rhin s'étend la plaine d'Alsace, bande de terre d'environ 30 km de large et de 170 km de long. Fermée au Sud par le Sundgau, région de collines s'élevant doucement de Mulhouse au Jura, et au Nord par l'Outre-Forêt (Unterland), région de forêts et de collines basses, la grande plaine comprend à l'est, le long du Rhin, une zone de prairies autrefois très marécageuses et aujourd'hui de plus en plus vouées à la culture du maïs: les Rieds.

La plaine est appelée "Ackerland", "Pays de labours" et compte parmi les sols les plus riches de France : Kochersberg à l'ouest de Strasbourg, pays d'Erstein, pays de Colmar...

L'Alsace Bossue, au nord ouest de la région, fait géologiquement et géographiquement partie du plateau lorrain.