Vườn quốc gia Cát Tiên nằm trong vùng địa hình chuyển tiếp từ cao nguyên Nam Trung bộ đến Đồng bằng Nam bộ, bao gồm các kiểu địa hình đặc trưng của phần cuối dãy Trường sơn và địa hình vùng Đông Nam bộ, có 5 kiểu chính:
- Kiểu địa hình núi cao, sườn dốc: Chủ yếu ở phía Bắc Vườn quốc gia Cát Tiên. Độ cao so với mặt nước biển từ 200 - 600m, độ dốc 15o - 20o, có nơi trên 30o. Địa hình bao gồm các dạng sườn dốc, phân bố giữa thung lũng sông, suối và đỉnh bào mòn. Mức độ chia cắt sâu phức tạp, là đầu nguồn của các suối nhỏ chảy vào sông Đồng Nai.
- Kiểu địa hình trung bình sườn dốc ít: ở phía Tây Nam Vườn quốc gia Cát Tiên. Độ cao so với mặt nước biển từ 200 - 300m, độ dốc 15o - 20o. Đây là vùng thượng nguồn của nhiều con suối lớn chảy ra sông Đồng Nai như suối Đaklua, Datapok.
- Kiểu địa hình đồi thấp, bằng phẳng: ở phía Đông Nam Vườn quốc gia Cát Tiên. Độ cao so với mặt nước biển từ 130-150m, độ dốc 5 – 7o. Độ chia cắt thưa.
- Kiểu địa hình bậc thềm sông Đồng Nai và dạng đồi bát úp tiếp giáp đầm hồ: Độ cao so với mặt nước biển 130m, chạy dọc theo sông Đồng Nai và vùng ven sông Đồng Nai phía Tây Bắc Vườn từ khu vực giáp ranh Bình Phước - Đồng Nai đến Tà Lài, bề rộng khoảng 1.000m.
- Kiểu địa hình thềm suối xen kẽ với hồ đầm: Độ cao so với mực nước biển thấp hơn 130m, như các bàu nước: Bàu Cá, Bàu Chim, Bàu Sấu.
Toàn bộ Vườn quốc gia Cát Tiên có cấu trúc địa hình mang đặc trưng của kiểu địa hình chuyển tiếp từ cao nguyên cực Nam Trung bộ đến đồng bằng Nam bộ và mang đặc trưng của các kiểu địa hình phần cuối dãy Trường Sơn và miền Đông Nam bộ.