По устройству поверхности Магаданская область представляет собой горный район с чрезвычайно сложным рельефом. Низменности занимают лишь небольшие пространства по долинам рек. Сложный характер рельефа обусловлен геологической историей.
На протяжении многих геологических периодов Магаданская область была дном древнего моря. Впоследствии территория области подвергалась большим колебаниям земной коры и явилась ареной интенсивного подводного и надводного вулканизма. Альпийская складчатость, проявившаяся на всем Тихоокеанском побережье в третичном и начале четвертичного периода, окончательно сформировала поверхность Магаданской области.
Вместе со складкообразованием на всей территории происходили массовые излияния магматических пород, из которых слагались горы и плоскогорья. С магматическими породами, в большинстве своем состоящими из гранитов, связаны рудные месторождения золота, олова, вольфрама и другие.
Современный рельеф Магаданской области слагался под непосредственным воздействием внешних и внутренних сил, действующих непрерывно в течение многих тысячелетий. В основном его черты определила работа текучих вод и ледников.
Для большей части территории характерен среднегорный, сильно расчлененный речными долинами рельеф. Обширные нагорья, плоскогорья и горы занимают более 80 процентов территории.
Колымское нагорье (Колымский хребет, или Гыдан) вытянулось в северо-восточном направлении вдоль Охотского побережья на 1 000 километров и является водоразделом между бассейном Колымы с одной стороны, верхними правыми притоками реки Анадырь и реками, впадающими в Охотское жоре, с другой стороны.
Южные склоны нагорья значительно короче северных и круто обрываются в сторону Охотского моря. Средняя высота нагорья 1500 метров. Колымское нагорье представлено несколькими сильно расчлененными параллельными хребтами и грядами.
Нагорье сложено главным образом из смятых в складки песчаниково-сланцевых и магматических пород.
Большая часть Колымского нагорья занята кустарниковой, мохово-лишайниковой горной тундрой с горными арктическими пустынями на вершинах гор.
Долины и склоны заняты редкостойными лиственничными лесами с кустарниковым и мохово-лишайниковым покровом.
На юге области расположено обширное Охотско-Колымское нагорье с высотами 700—1 300 метров. В сторону Охотского моря оно обрывается уступами. Нагорье сильно расчленено речными долинами. Сложено оно осадочными породами, слегка смятыми в складки. Над общим уровнем нагорья возвышаются горные массивы, сложенные гранитами. Высшая точка Охотско-Колымского нагорья в области — пик Абориген — 2 586 метров над уровнем моря.
Большая часть Охотско-Колымского нагорья, как и Колымское нагорье, занята горно-кустарниковой и мохово-лишайниковой горной тундрой и редкостойными лиственничными лесами по склонам и долинам рек.
Хребет Черского в Магаданскую область заходит только своей южной оконечностью. Основная часть его лежит в Якутской АССР, где расположена высшая точка хребта (гора Победа — 3 147 метров). Он состоит из нескольких параллельных цепей, сложен песчано-сланцевыми породами.
От мыса Шелагского до бухты Провидения вытянулось Чукотское нагорье (Анадырский хребет), достигающее в центральной части 2 000 метров и характеризующееся расчлененными альпийскими формами рельефа с глубокими ледниковыми долинами. Высшая точка нагорья 1 843 метра. В центральной части имеется небольшой ледничок. Чукотское нагорье имеет крутой южный и более пологий северный склоны.
На Чукотском полуострове преобладают куполообразные возвышенности высотой 500—700 метров. Отдельные вершины превышают 1000 метров: гора Исходная — 1158 метров. Берега полуострова сильно изрезаны узкими и глубокими заливами — Провидения, Лаврентия и Ткачен, представляющими собой типичные ледниковые фиорды. Полуостров сложен в основном твердыми породами.
На севере области, разделенные долиной реки Малый Анюй, располагаются Анюйское нагорье и Анюйский хребет. Склоны их круты, часто недоступны. Для Анюйского нагорья характерны типичные альпийские формы рельефа с весьма свежими следами оледенения. Высшая точка нагорья — гора Двух Цирков — 1 853 метра над уровнем моря. Памятником недавних вулканических извержений является потухший Анюйский вулкан, расположенный на Анюйском хребте.
Корякское нагорье (Корякский хребет) протянулось вдоль побережья Берингова моря от Камчатки до Анадырского залива. В Магаданскую область оно заходит лишь своей северной частью. Состоит из ряда параллельных хребтов, сложено песчаниками и глинистыми сланцами, пронизанными по линиям разломов изверженными породами.
Средняя высота хребта 1000 метров. Наиболее высокая часть хребта с высотой 2 562 метра (гора Ледяная) находится в Камчатской области.
На северо-западе области между реками Колымой и Омолоном лежит обширное Юкагирское плоскогорье с высотами 300—800 метров. Западная часть его расположена в Якутской АССР. Плоскогорье характеризуется более ровным и мягким рельефом, но встречаются отдельные невысокие горы, сложенные твердыми породами.
Между северным концом Колымского и западной частью Чукотского нагорий лежит Анадырское плоскогорье. От Юкагирского плоскогорья оно отличается более однообразным рельефом с малыми колебаниями высот (800—1 000 метров) и мягкими, округлыми и почти плоскими, как стол, возвышенностями.
Под низменностями заняты относительно небольшие площади. Центральное положение на Чукотке занимает Анадырская низменность. Для нее характерна относительно ровная с небольшими колебаниями высот поверхность с многочисленными озерами и болотами. Сложена низменность рыхлыми осадочными породами. На ее ровной поверхности встречаются почти изолированные горные хребты: Пекульней, Рарыткин, Ушканьи горы, Золотой и другие. По северному побережью области и на востоке Чукотского полуострова узкими полосами располагаются Чаунская, Приморская, Колючинская и Мечигменская низменности. Они характеризуются очень сильной заболоченностью.
Небольшими языками по долинам; рек из Якутии заходит Колымская низменность, также заболоченная и покрытая речными наносами.
На Охотском побережье по долинам рек Тауй, Ола, Армань, Яна, Гижига расположены небольшие низменности, заполненные наносами рек. Благоприятные почвенно-климатические условия этих долин позволяют использовать их для земледелия.
Рельеф острова Врангеля разнообразен. Северная часть занята низменностью, средняя — высокими плоскогорьями, а южная гориста (гора Советская — 1 096 метров). Остров Айон низменный. На его ровной поверхности встречаются небольшие углубления, занятые озерами.