La provincia está ubicada en el extremo sur del sector continental del país, siendo la segunda provincia argentina por su extensión. El paisaje provincial presenta tres sectores diferentes:
Al oeste, la región andina: se caracteriza por la presencia de la sección de la cordillera de los Andes denominada Andes Patagónicos. En este tramo la cordillera presenta una menor altura, contando con sus cumbres nevadas durante todo el año, entre estas se destacan el Chaltén (o Fitz Roy) con 3405 m, al pie de los cordones andinos se encuentran grandes lagos de origen glaciar tales como el Lago Argentino, Lago Viedma y Lago San Martín, Lago Buenos Aires, Lago Pueyrredón surcados por témpanos que se desprenden durante el estío de los grandes glaciares que constituyen los Campos de Hielos Patagónicos, en esta bella región se ubica el célebre Parque Nacional Los Glaciares y el algo menos conocido Parque Nacional Perito Moreno.
Al centro y este, la región extraandina: predomina el relieve de mesetas escalonadas que disminuyen en altura hacia el este. Entre las mesetas se encuentran depresiones como el Gran Bajo de San Julián, en éste, y con más precisión en el sitio llamado Laguna del Carbón se encuentra la más profunda depresión de América con 105 metros bajo el nivel del mar. Ya en las mesetas de la Patagonia Extraandina se pueden encontrar también importantes lagos, aunque estos deben su origen principalmente a hundimientos tectónicos, entre los mismos se cuentan el Lago Cardiel, el Lago Strobel, Lago Ghio y el Lago Quiroga.
Otro rasgo muy destacado del relieve santacruceño es la Gran Altiplanicie Central delimitada por el valle del río Deseado al norte y por el vallle del río Chico al sur, esta meseta es principalmente basáltica con algunos volcanes y conos aislados (chihuidos), de poca accesibilidad y con clima muy riguroso, también se presentan valles fluviales y cañadones los cuales se tratarán más detalladamente en el ítem hidrografía.
El sur: partiendo de la cuenca del río Santa Cruz se extiende una región húmeda con pasturas y praderas que, tras pasar el límite entre los estados argentino y chileno, llega al Estrecho de Magallanes, tal zona, bastante llana en relación con el resto de la Patagonia ha recibido el nombre de Pampas de Diana, tal denominación de origen indudablemente europeo parece originarse en la abundancia de caza existente allí hasta la primera mitad del siglo XX, caza de choiques, huemules, guanacos, y culpeos principalmente.
El litoral marítimo: las costas de Santa Cruz se caracterizan por poseer abruptos y elevados acantilados ( de hasta 300 metros ) muchas veces curiosamente erosionados por las intensas mareas, sin embargo los accidentes más destacados son las rías en las desembocaduras de los ríos ( siendo la principal la ría de Puerto Deseado ) y el gran Golfo de San Jorge.
