Omývaný Tyrhénským a Sardinským mořem. Ve vnitrozemí je jeho území většinou hornaté, tvořené z několika masivů, z nichž vyniká masiv Gennargentu s nejvyšším vrcholem Punta La Marmora. Přesto je jeho průměrná nadmořská výška mírná. 

Rozlehlý rovinný pás Campidani v západní části ostrova odděluje pohoří oblastí Iglésias a Sulcis od vnitřních reliéfů. Nevyznačuje se častými otřesy půdy. V historii bylo zaznamenáno pouze sedm zemětřesení, z nichž nejstarší bylo zdokumentováno v Cagliari v roce 1616 a poslední v roce 1948.

Počátek geologické historie Sardinie spadá do kambria. Kambrické pískovce tvoří páteř Sulcis-Iglesiente a báňských pánví. Po sedimentárních horninách následovaly v období kamenouhelném sopečné horniny, stopy po mohutných erupcích lávy. Po orogenezi ostrov vystoupil v celé své velikosti, načež byl v eocénu znovu zaplaven mořem a svůj nynější tvar nabyl v období spodního pliocénu.

Litologické složení se sestává převážně z metamorfovaných hornin (břidlice), které představují základ, na němž spočívají ostatní útvary ostrova, sopečné horniny (andezit, čedič), sedimentární horniny (vápencové a pískové horniny), které vznikly po povodních. Morfologie není vůbec jednotvárná, jelikož každé geologické období vytvořilo velmi rozdílnou krajinu.

Žulovité reliéfy provincie Gallura tvoří zvrásněný profil, většinou mírných výšek, kromě hory Monte Limbara, která dosahuje 1362 metrů, s jejími typickými a nádhernými vrcholky a výstupky pásma Aggius, které dominuje otevřenému údolí Tempio.

Na jihu provincie Gallura žula zřetelněji nabývá hornatého rázu, s rozsáhlým pohořím, jehož průměrná nadmořská výška se zvyšuje směrem k vrcholkům Barbagie s tacchi a tonneri, které se táhnou až k žulovému pohoří Sette Fratelli, až se nakonec jeho hřebeny, ostré jako břitva, noří do moře.

Kolem zálivu Orosei převažují vápencové a dolomitové útvary a tvoří horu Oliena (1463 m) a Montalbo (1127 m), pro které jsou příznačné závratně vysoké holé a bělavé stěny, jenž propůjčují krajině měsíční ráz. Krasové jevy zde vydolovaly četné propasti, rozsáhlé úkryty pod skalami (jako například Tiscali) a jeskyně, z nichž některé zaplavilo moře, jako například jeskyně Blu Marino v Cala Gonone (Dorgali).

Mezi hornatým pohořím a nížinou Campidani se rozprostírá kopcovitá oblast, které dominuje Trexenta a Marmilla, s jemně zvrásněným povrchem čnícím nad strmé sopečné vrcholky, pro které jsou charakteristické giare, jejichž nejtypičtějším příkladem je Gesturi (500 až 600 metrů vysoký).

Další sopečné útvary tvoří většinu severozápadního území Sardinie. Hory Arci (812 m) a Ferru (1050 m) ční nad Oristánskou nížinou a navazují na menší reliéfy centrálních masivů a nechávají snadný průchod jen v sedle Macomer (530 m). Představují geografický předěl mezi Capo di Sopra (nebo-li Sassari) a Capo di Sotto (nebo-li Cagliari) s důležitým vlivem i na osídlení obyvatelstva.

Na sever od Macomeru, logudorské území, logudorese, nese viditelné stopy sopečné minulosti s malými lávovými kužely, a to především mezi Romana a Cheremule. Sopečná krajina pokračuje až k Angloně a u Sassari ustupuje rozlehlé rovině mezi zakulacenými nízkými kopci, které se táhnou až k moři s úchvatnými výběžky (Capo Caccia).

Žulový masiv Sulcis, izolovaný od jiných útvarů, dosahuje téměř 1000 metrů a ze tří stran uzavírá rozlehlou nížinu otevřenou k západnímu moři. Masiv Iglesias ho převyšuje co se týče nadmořské výšky (Monte Linas 1263 m) a majestátnosti se svými vrcholky, které jsou viditelné i z velké vzdálenosti. Režim vodních toků záleží na dešťových srážkách, které nejsou nikdy hojné. Nejvýznamnější řeky jsou Tirso (nejdelší řeka), Flumendosa, Flumini Mannu, Cixerri, Temo, Coghinas, Posada, Cedrino. Je zde jediné přírodně vytvořené jezero (Baratz) a nejvýznamnější uměle vytvořené jezero je jezero Omodeo, zásobené řekou Tirso. Vodní toky často vytvářejí rozsáhlé laguny.

Pobřeží je většinou skalnaté a střídají se na něm vysoké vrcholky (v zálivu Orosei se nacházejí propasti hluboké až 500 metrů), do kterých se někdy zakusují zátoky a nízké a písčité svahy.