Phía Bắc và Tây Bắc tỉnh có vùng núi cao thuộc dãy Vọng Phu cao hơn 1000 m, trong đó có dãy Tam Phong gồm ba đỉnh núi cao là Hòn Giữ (cao 1264 m), Hòn Ngang (1128 m) và Hòn Giúp (1127 m). Dãy Vọng Phu - Tam Phong có hướng tây nam - đông bắc, kéo dài trên 60 km, tạo thành ranh giới tự nhiên giữa hai tỉnh Khánh Hòa, Phú Yên, Đắk Lắk. Các núi thuộc đoạn giữa của tỉnh thường có độ cao kém hơn, có nhiều nhánh đâm ra sát biển tạo nên nhiều cảnh đẹp, gắn với những huyền thoại dân gian và di tích lịch sử, sự kiện của địa phương. Đến phía nam và tây nam, lại xuất hiện một vùng núi rộng, với nhiều đỉnh núi cao trên 1500 m đến trên 2000 m, trong đó có Đỉnh Hòn Giao (2062 m) thuộc địa phận huyện Khánh Vĩnh, là đỉnh núi cao nhất Khánh Hòa. Do có nhiều núi cao, mật độ chia cắt lớn bởi khe, suối, sông tạo thành nhiều hẻm, vực, Thung lũng sâu, gây khó khăn cho giao thông. Ngoài ra, khu vực này còn có Thung lũng Ô Kha, được biết đến là một vùng nguy hiểm cho hàng không.