El nucli es troba entre el meandre sud del riu Loa i les muntanyes que el separen de la conca fluvial Chañaral-Copiapó. La façana costanera és recta i abrupta i a vegades s’aixeca a 600 o 1000 m sobre el nivell del mar, mentre que les muntanyes que la voregen s’aixequen fins als 3000 m. La depressió longitudinal interna, paral·lela a la costa, és interrompuda per elevacions que creen nombroses conques de drenatge interior que contenen quantitats importants de sals d’evaporació entre les quals hi ha els nitrats, que donen lloc a l’única indústria de la regió.
Més cap a l’est es troba, de primer, una segona depressió amb conques salines (Salar de Atacama), i després, l’anomenat Altiplano (Puna de Atacama), que s’aixeca per sobre dels 3000 m. A la costa, la vegetació és molt pobra i dispersa, mentre que l’interior és erm a excepció dels punts més alts, on a l’estiu a vegades es produeixen algunes precipitacions.