Tektonicznie Madera zalicza się do Afryki i jest pochodzenia wulkanicznego. Madera to jeden z najwyższych na świecie wulkanów, powstała w wyniku serii erupcji podwodnego wulkanu. Masa skał i gazów została „wypluta” z podwodnego krateru w wyniku czego uformowała się obecna rzeźba terenu wyspy. Sama wyspa to tylko niewielka część tej formacji wulkanicznej, większość znajduje się pod wodami Oceanu Atlantyckiego głębokiego tu na ok. 4000 m. Wtórne erupcje doprowadziły do powstania płaskowyżu Paul da Serra, zwanego „gąbką” Madery, tutaj właśnie początek ma wiele rzek. Z kolei erozje odpowiadają za ukształtowanie górskich grani, wąwozów oraz klifów w tym jednego z najwyższych klifów na świecie – wspomnianego wyżej Cabo Girão.
Madera jest wyspą górzystą, gdzie obszary górskie zajmują prawie cały obszar wyspy, a tereny nizinne, pozbawione monotonii skupiają się w strefie wybrzeża. Góry Madery są górotworami średnich wysokości rzędu 1300 – 1600 m n.p.m. Najwyższy szczyt Madery – Pico Ruivo wznosi się na 1862 m n.p.m. System górski jest rozbudowany, liczne pasma rozdzielone są głębokimi dolinami. Zbocza gór na południu, jak i na północy wyspy rozcięte są schodzącymi do wybrzeża głębokimi i wąskimi dolinami rzecznymi. W środkowo-zachodniej części Madery znajduje się leżący na 1400 – 1500 m n.p.m.