Los extremos de las llanuras están rodeados por terrenos elevados que se prolongan a lo largo del río Ventuari y van cobrando altura (hasta unos 250 m aproximadamente), cortados en algunas zonas por la erosión fluvial con divisorias anchas y valles poco profundos. La peniplanicie de Casiquiare, que se sitúa al oeste, al sur del río Orinoco, tiene una altitud media de 200 m. El relieve que otorga un carácter distintivo a este espacio son las elevadas mesetas que reciben el nombre de tepuy, con alturas que sobrepasan los 1.000 m; tienen formas caprichosas que han resistido a la erosión gracias a la composición cristalina de la formación Roraima, donde destacan el cerro El Duida (2.880 m) y en el extremo meridional el monte Phelps (3.045 m). En la frontera con Brasil, en el sur, el relieve es una sucesión irregular de crestas conocidas como las sierras de Tapirapeco y Curupira. En la zona oriental, se extiende la sierra de Parima con alturas reducidas.

Debido a su posición latitudinal le corresponde un clima tropical con temperaturas anuales entre 24 y 29 ºC, pero esto varía con la altitud. En la zona meridional no existen las estaciones secas con precipitaciones superiores a los 3.200  mm, y las precipitaciones son superiores a los 2.100 mm, en el extremo septentrional.

La combinación de relieve y factores climáticos da como resultado distintas formaciones vegetales; desde la sabana en la zona septentrional, hasta la selva, en la que existe una enorme variedad de especies. La riqueza forestal es inmensa y representa casi el 60% del volumen nacional.

Una densa red hidrográfica, que en un 80% corresponde a la cuenca del Orinoco y en un 20% a la del río Negro (Amazonas), drena el territorio El brazo Casiquiare comunica la parte superior de la cuenca del Orinoco con el sistema río Negro–Amazonas.

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