Trypolitania składa się z kilku mniejszych regionów geograficznych, które mają zróżnicowaną rzeźbę terenu. Na północny wzdłuż wybrzeża ciągną się niziny przybrzeżne – na zachodzie Al-Dżifara, a na wschodzie Dafnia. Od północy nizinę Al-Dżifara ogranicza pasmo wzgórz Dżabal Nafusa zbudowane z wapieni, gipsów i piaskowców, wznoszące się na wysokość do 600 m n.p.m. Na południe od Dżabal Nafusa rozciąga się szeroki na 100–150 km pas wyżyn, do którego na południu przylega pustynia kamienista Al-Hamada al-Hamra. W kierunku południowo-wschodnim ta pustynna wyżyna przechodzi w młode góry Dżabal as-Sauda, za którymi leżą góry Al-Harudż al-Aswad z wieloma wulkanami wznoszącymi się na wysokość 1200 m n.p.m.

Obszary tychże gór i kamienistych wyżyn przechodzą gwałtownie w rozległą i monotonną nizinę, stanowiącą część Pustyni Libijskiej, i ciągną się dalej na obszarze Egiptu. Obszar ten, zaliczany do Cyrenajki, jest pokryty piaszczystymi osadami, gdzie leżą oazy: Wahat Dżalu, Al-Dżaghbub i największa z nich Wahat al-Kufra.