พื้นที่จังหวัดสตูลทางด้านทิศเหนือและทิศตะวันออกเป็นเนินเขาและภูเขาสลับซับซ้อน โดยมีทิวเขาที่สำคัญแบ่งเขตประเทศไทยและประเทศมาเลเซีย คือ ทิวเขาบรรทัดและทิวเขาสันกาลาคีรี พื้นที่ของจังหวัดค่อย ๆ ลาดเอียงลงสู่ทะเลด้านทิศตะวันตกและทิศใต้ โดยยังมีภูเขาน้อยใหญ่อยู่กระจัดกระจายในตอนล่าง ภูเขาที่สำคัญ ได้แก่ เขาจีน เขาบารัง เขาใหญ่ เขาทะนาน และเขาพญาวัง และมีที่ราบแคบ ๆ ขนานไปกับชายฝั่งทะเล ถัดจากที่ราบลงไปเป็นพื้นที่ป่าชายเลนน้ำเค็มขึ้นถึง อุดมไปด้วยป่าแสมและป่าโกงกาง สตูลเป็นจังหวัดที่ไม่มีแม่น้ำไหลผ่าน คงมีแต่ลำน้ำสั้น ๆ ต้นน้ำเกิดจากภูเขาทางทิศเหนือและทิศตะวันออกของจังหวัด