Oberösterreich hat Anteil an vier grossen Naturräumen:
Das Mühlviertel nördlich der Donau gehört zum Böhmischen Massiv (Granit- und Gneishochland) und ist eine typische Mittelgebirgslandschaft mit nordwärts zunehmenden Höhen (Böhmerwald). Die höchste Erhebung ist der Plöckenstein mit 1379 m.
Südlich der Donau hat Oberösterreich Anteil am nördlichen Alpenvorland, einer teils flachen, teils hügeligen Wald- und Wiesenlandschaft mit intensiver Landwirtschaft. Sie nimmt den grössten Teil der Landesfläche ein. Im Westen des Bundeslandes liegt der Hausruck, eine teils bewaldete Hügelkette (max. 801 m); westlich schliesst sich der Kobernausser Wald an, der im Gegensatz zum Hausruck noch sehr dicht bewaldet ist.
Den Alpen unmittelbar vorgelagert ist die Flyschzone, ein aus Ton- und Sandsteinen aufgebauter, teils stärker bewaldeter Mittelgebirgsstreifen. Die grösste Breite erreicht er zwischen Mond- und Traunsee.
Die südlich anschliessenden Nördlichen Kalkalpen bestimmen das Landschaftsbild des Salzkammergutes und der Pyhrn-Eisenwurzen-Region. Die wichtigsten Gebirgszüge sind das Höllengebirge, die Ennstaler Alpen, der Dachstein (mit dem einzigen Gletschergebiet des Landes) und das Tote Gebirge. Die oberösterreichischen Alpen erreichen ihren höchsten Punkt im Hohen Dachstein (2995 m).
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