Prawie cały zachód i północ regionu zajmuje Wyżyna Moskiewska, będąca częścią Wyżyny Smoleńsko-Moskiewskiej, w rzeźbie której wyraźnie wycięte są szerokie doliny rzeczne. Najwyżej, bo do ok. 300 m n.p.m. teren wznosi się w okolicy Dmitrowa (tzw. grzęda klińsko-dmitrowska), zaś najwyższy punkt obwodu – 310 m n.p.m. znajduje się nieopodal wsi Szapkino, w rejonie możajskim. Północne stoki Wyżyny Moskiewskiej są znacznie bardziej strome, niż stoki południowe. Na wyżynie znajdują się liczne, zwykle niezbyt wielkie jeziora pochodzenia lodowcowego.
Bardziej na południe rozciąga się płaska i silnie zabagniona Nizina Górnowołżańska, której wysokość nie przekracza 150 m.
Na południu regionu znajduje się pagórkowaty teren niziny Moskworzecko-Ockiej, której najwyższy punkt ma wysokość 255 m. Tutaj także doliny rzeczne są ostro wycięte, zwłaszcza na południu.
Na południowych skrajach obwodu, za Oką rozciągają się dość wysokie (powyżej 200 m; maksymalnie 238 m) tereny będące północnymi rubieżami Wyżyny Środkoworosyjskiej.