Llanura Central
Esta llanura se forma al entrar en contacto con la Llanura Chaco-Pampeana por el este y el Piedemonte por el oeste. Es surcada por el río Salí y presenta temperaturas de invierno entre 10 y 12 °C y de verano entre 24 y 26 °C. La distribución de las precipitaciones no es uniforme, con 750 mm anuales en La Cocha y 960 mm en San Miguel de Tucumán. El bioma representativo es el bosque de transición, con especies como el palo borracho, el pacará, el seibo y la tipa. Esta zona es la más intensamente ocupada por el ser humano, y sus suelos fértiles permiten el cultivo de caña de azúcar y otros productos agrícolas.
Llanura Oriental
Se localiza al este de la Llanura Central, hasta los límites con la provincia de Santiago del Estero. Presenta condiciones semiáridas, con inviernos secos y precipitaciones adecuadas en verano. Solo existen ríos estacionales que no forman cauces en las llanuras. Las temperaturas extremas superan los 40 °C en verano y pueden llegar a ser inferiores a -5 °C en invierno. La comunidad vegetal dominante es el bosque chaqueño, con especies adaptadas al período seco, como el quebracho colorado y blanco y el algarrobo blanco.
Piedemonte
Es un área de transición entre las principales cadenas montañosas y las llanuras. Se forma una estrecha faja ubicada al este de las Sierras del Aconquija, San Javier y del Nordeste. Por sus condiciones climáticas, es un ambiente libre de heladas, con temperaturas de 25 °C en el mes más cálido y 12 °C en el mes más frío. Las precipitaciones se concentran en verano-otoño. La vegetación es el bosque montano subtropical conocido como las Yungas, con un gran número de individuos por especie. El Piedemonte, junto con la Llanura Central, ha sido una de las áreas más modificadas por la acción humana, con cultivos de caña de azúcar, cítricos, frutas y hortalizas.
Cuenca de Tapia-Trancas
Es una cuenca ubicada entre 700 y 800 metros sobre el nivel del mar, al norte de la Llanura Central. Limita al oeste con las Cumbres Calchaquíes y al este con la Sierra de Medina. El faldeo occidental de la Sierra de Medina forma una pared al este de la cuenca, mientras que desde las Cumbres Calchaquíes descienden varios cordones montañosos por donde corre el río Salí. Las temperaturas de verano oscilan entre 22 y 23 °C y las de invierno entre 9 y 12 °C. Las precipitaciones varían entre 350 y 400 mm anuales en las partes orientales y centrales, y hasta 600 y 800 mm en la sección meridional y occidental. La formación vegetal dominante es el bosque chaqueño xerófilo, con especies como el quebracho y el algarrobo. Las actividades humanas se basan en la ganadería, la explotación tambera y el cultivo de forrajeras.
Valle de Tafí
Localizado al oeste de la provincia, entre las Cumbres Calchaquíes y las Sierras del Aconquija, tiene una superficie de 440 km². Es uno de los valles cerrados más grandes del país. Presenta un clima semiárido, con temperaturas entre 18 °C en enero y 8 °C en julio. En invierno, las temperaturas pueden llegar a -10 °C. Las precipitaciones se concentran en verano. Una característica del valle es la diferencia entre las laderas de las montañas que miran hacia el norte, más expuestas al sol y con menos vegetación, y las que se orientan al sur, que reciben mayor humedad y desarrollan una vegetación más tupida. Sus especies características son los bosques de alisos. Es un importante centro turístico por sus bellezas naturales y su clima agradable. En el valle se desarrolla la ganadería vacuna y ovina, con una industria quesera derivada. También se cultivan papa semilla, hortalizas y árboles frutales.
Valle de Santa María-Amaicha
Ubicado en el borde noroeste de la provincia, comprende la parte tucumana de los Valles Calchaquíes. Es una depresión situada a 2000 metros sobre el nivel del mar, en sentido norte-sur. Limita al oeste con las Sierras del Cajón o Quilmes y al este con las Sierras del Aconquija y las Cumbres Calchaquíes. La porción tucumana del valle abarca unos 100 km². El clima es árido, con veranos cálidos e inviernos secos. La temperatura media de invierno es de 9 °C y en verano de 21 °C, con amplitudes térmicas acusadas. En invierno se producen fuertes heladas. La vegetación natural varía según la elevación del relieve: en las zonas altas hay pastizales duros de altura, en los conos del piedemonte se desarrolla una vegetación esteparia arbustiva y en el fondo del valle se encontraban bosques de algarrobo que fueron casi totalmente eliminados por la acción del hombre.
Sierras del Nordeste
Hacia el noreste de la provincia se encuentra un paisaje serrano de mediana altura, formado por las últimas manifestaciones de las Sierras Pampeanas. Su mayor elevación se encuentra en la Sierra de Medina. La Sierra de la Ramada y del Campo también forman parte de esta unidad. Existe una gran variedad climática, con climas locales que varían en temperatura y humedad según la orientación de los valles. Las mayores precipitaciones corresponden a la zona sur de las laderas orientales de las sierras.
Montañas del Oeste
El conjunto montañoso de Cumbres Calchaquíes se localiza en el centro-noroeste de la provincia. Se inicia fuera de los límites provinciales y se prolonga hacia el sur hasta el Alba de El Infiernillo, donde se separan de las Sierras del Aconquija. Por el oeste limita con el Valle de Santa María y al este con la Cuenca de Tapia-Trancas. Este sector presenta importantes diferencias entre sus laderas. Al sur del Alba de El Infiernillo se extiende otro importante conjunto montañoso, donde se encuentran los cerros de mayor altitud. La sierra tiene una forma asimétrica, con una ladera occidental más pendiente y corta y una ladera oriental más suave, larga y con menores pendientes. Las Sierras del Cajón o Quilmes se localizan en el borde noroccidental, configurando el límite con Catamarca al oeste y con el Valle Calchaquíes al este.