Արարատի մարզի հարավարևմտյան եզրին զուգահեռ 6-13 կմ լայնությամբ ընկած է Արարատյան հարթավայրի հարավարևելյան մասը։ Հյուսիսում Երանոսի լեռնաշղթան է։ Հյուսիսային սահմանն անցնում է Ազատ և դրա վտակ Գողթ գետերով։ Հյուսիս-արևելքում Գեղամա լեռնաշղթայի հարավարևմտյան հատվածն է։ Արևելքում Մժկատարի լեռներն են, որից արևմուտք ընկած է Դահնակի լեռնաշղթան, սրանից էլ հարավ գտնվում է Ուրծի լեռնաշղթան։ Մարզի կենտրոնում Երասխի լեռներն են, Կոտուց, Խոսրովասար լեռնագագաթները և այլ լեռնազանգվածներ։
Տարածքի ամենացածր կետը հարավում է՝ Արաքսի հունի մոտ՝ 801 մ։ Ամենաբարձր կետը հյուսիս-արևելքում գտնվող Սպիտակասար լեռնագագաթն է՝ 3555,7 մ։
Տարածքի միայն մոտ 30%-ն է հարթավայրային։
Մարզի խոշոր գետերն են Արաքսը, Հրազդանը, Ազատը, Վեդին։