Los principales rasgos de esta región son la existencia de tres importantes valles transversales, formación que ya se manifiesta en la región anterior, y que de
Norte a Sur se conocen como los valles de Elqui, Limarí y Choapa, cuya morfología permite el desarrollo de la actividad agrícola.
Ahora bien, la Cordillera de los Andes en esta región se presenta bastante alta y maciza, con alturas aproximadamente de 6.252 metros (cerro Olivares). Sin embargo, hacia el sur de esta unidad las alturas comienzan a decrecer, predominando las cimas entre los 3.000 y 4.000 metros.
Asimismo, la Cordillera Andina se desplaza hacia el poniente, acercándose en demasía a la costa. En efecto, en la latitud de Illapel se presenta la parte más angosta del territorio nacional con 95 kilómetros de ancho entre el litoral y la frontera con Argentina.
Al poniente de la cordillera y de norte a sur el relieve es muy accidentado por la presencia de cordones o sierras montañosas que se desprenden del conjunto andino que se alternan con los valles transversales.
Al mismo tiempo, se observa la presencia de Cordones Transversales que se desprenden de la Cordillera de los Andes hasta entrar en contacto con las planicies litorales. Las alturas promedio de estos cordones varían entre 600 y 1.200 metros. Su relieve se orienta de oeste a este y se encuentran separados por los valles de los ríos Elqui, Limarí y Choapa.
El valle Elqui es uno de los más anchos y largos, se ubica hacia el norte de la región, mezclándose en la costa con las planicies costeras, las que penetran hacia el interior donde se emplaza la ciudad de La Serena.
En tanto, en el sector centro de la región se encuentra el valle del río Limarí, este valle es estrecho, presentándose encajonado en su curso superior, presentando laderas con pendientes muy abruptas.
Luego, al Sur, se encuentra el valle más estrecho de todos los anteriores: el del río Choapa. En su curso medio se encajona para posteriormente, en la desembocadura, formar un amplio sector de terrazas fluviales.
Por otra parte, las Planicies Litorales en la región de Coquimbo se presentan con amplio desarrollo y su modelado penetra hacia el interior, formando franjas de hasta 40 kilómetros de ancho. Su altura varia hacia el nivel del mar y 200 metros sobre el nivel del mar. Se manifiestan en la desembocadura del río Elqui, en Guanaqueros y en la bahía de Tongoy, pero al sur desaparecen para dar paso a los relieves altos de Talinay, cuya principal característica es la costa elevada y abrupta que va descendiendo hacia el sur, donde nuevamente aparecen las planicies costeras.
Finalmente cabe mencionar que una de las mayores característica de la costa sur de la región es la presencia de extensos campos de dunas litorales al norte de los Vilos.