Хмельниччина лежить в межах центрально-східної частини Подільської і крайньої східної частини Волинської височин. Перша з них займає середню і південну частини області (понад 4/5 її території), високо піднята над рівнем моря і має переважно плоску або хвилясту поверхню. Цю частину височини називають ще Подільським плато. Волинська височина займає весь Славутський та північні частини Ізяславського, Шепетівського і Полонського районів і відзначається меншими абсолютними висотами.
Середня абсолютна висота області – 275 м над рівнем моря, максимальна – 409 м (одна з вершин Товтр на північному заході Чемеровецького району), а мінімальна донедавна становила менше 73 м (при впадінні р. Матірка в Дністер на межі з Вінницькою областю), а зараз – 121 м (рівень Дністровського водосховища). Таким чином, амплітуда абсолютних висот в області перевищує 280 м. У цілому ж поверхня має нахил від середньої найвищої частини до північної і південної окраїн.
Рельєф області сформувався під дією внутрішніх і зовнішніх сил, що впливають на земну поверхню. Як відзначалось вище, внутрішні сили спричинили тектонічні рухи, які розбили кристалічний щит і фундамент плити на окремі блоки і підняли або опустили їх. У результаті цього в межах Подільського плато виділились Горинь-Слуцька, Верхньобузька, Придністровська височини, що відповідають блокам, і Товтровий кряж вздовж тектонічного розлому, а в межах Волинської височини – Шепетівська рівнина на місці опущеного блоку. Давній розлом, що розділяє подільську і волинську частини кристалічного фундаменту, проявляється в рельєфі пологим, але чітко вираженим уступом висотою 20-30 м. Він простягається по лінії Кунів – Плужне – Михля – Шепетівка – Полонне і далі на схід у Житомирську область.
Серед зовнішніх рельєфоутворюючих чинників найбільше значення має діяльність поверхневих вод. Водна ерозія (розмив і змив відкладів текучими водами – річками і опадами) утворює промоїни, яри, балки, долини з пологими, скелястими чи каньйоноподібними схилами. Змив відкладів з великих площ призводить до виположування схилів та вирівнювання поверхонь.
У тих місцях, де вапняки і гіпси розчинені поверхневими і підземними водами, зустрічаються карстові форми рельєфу (в т.ч. печери), а на схилах, де виходять грунтові води, можна побачити зсуви. Є також в області піщані бархани і дюни, насипані вітром.
Значний вплив на формування поверхні області має господарська діяльність людини. Такі нераціональні її форми діяльності як вирубування лісів, розорювання схилів, розробка кар'єрів, спричиняють утворення промоїн, ярів, зсувів, осипищ, підсилюють площинний змив. У той же час, людина штучно закріплює схили, веде протиерозійні заходи тощо.
Розглянемо особливості рельєфу окремих частин області.
Середню частину Хмельниччини від Збруча до її східних меж займає Верхньобузька височина. Північна межа її проходить від верхів’я Збруча до витоку Случа, долиною останнього до м. Красилів і далі на схід – приблизно посередині межиріччя Случа та Ікви. Південну межу проводять по річці Бовинець (ліва притока Збруча, гирло якої знаходиться південніше Волочиська), через верхів'я рік Смотрич і Вовчок до р. Рівець і по ній до межі з Вінничиною.
Верхньобузька височина є найвищою ділянкою області: абсолютні висоти часто перевищують 350 м, піднімаючись у ряді місць до 380-396 м . Західна частина її має найбільш рівну поверхню, це – т.з. Авратинська височина. Тут беруть початок найбільші ріки області – Збруч, Случ і Південний Буг, які разом з притоками останнього (Бужком, Іквою, Плоскою, Вовком) розчленовують Верхньобузьку височину. Долини рік неглибокі, мають пологі схили і широкі заболочені заплави. В центральній і східній частинах височини до схилів прив’язана густа мережа глибоких балок, що надає її поверхні горбогірного вигляду. Лише в розширеній долині Південного Бугу, на схід від Меджибожа, поверхня вирівнюється; цю рівнину називають Летичівською.
На північ від Верхньобузької лежить дещо нижча Горинь-Слуцька (або Північноподільська) височина з середніми абсолютними висотами 280-300 м (максимальна 350 м). Її поверхня має загальний похил із заходу і півдня на схід і північ, що підтверджується напрямком течії р. Случ з притоками Ікопоть, Деревичка, Хомора та р. Горинь з Полквою і Вілією. На півночі Горинь-Слуцька височина опускається уступом висотою 20-30 м до Шепетівської рівнини.
Рельєф даної височини подібний до Верхньобузької – широкі річкові долини, густа мережа балок. Поверхня має, здебільшого, горбисто-хвилястий вигляд, а між річками Случ і Деревичка навіть горбогірний. Найменше розчленована поверхня Теофіпольської (в межах Теофіпольського та південної частини Білогірського районів) і Старокостянтинівської (у вузькому трикутнику між р. Случ та залізницею Старокостянтинів-Хмільник) рівнин.
Шепетівська рівнина займає найпівнічнішу частину області і відзначається нижчими абсолютними висотами поверхні (в середньому 220-240 м). Горинь та ріки її басейну мають в межах рівнини широкі, неглибокі долини. Тут відсутні балочні форми рельєфу, рідко зустрічаються яри, зате в умовах поширення пісків і супісків вітри сформували бархани і дюни (між Шепетівкою і Славутою), які пізніше були закріплені лісом. У зв'язку з переважно плоскою поверхнею Шепетівську рівнину називають ще Ганнопільським плато.
Між південною межею Верхньобузької височини і Дністром знаходиться Придністровська височина. Її поверхня знижується у південному напрямку, однак дуже повільно. Якщо поблизу Верхньобузької височини у верхів'ях приток Дністра (Смотрича, Ушиці) та інших річок абсолютні висоти становлять 350-355 м, то на відстані 15 км від Дністра вододільні ділянки мають висоти 300-310 м, тобто поверхня Придністров'я знижується лише на 40-50 м на 80-кілометровій відстані. Зате русло Дністра врізається в поверхню Придністров'я на 180-200 м. Глибокий вріз головної ріки зумовив відповідний вріз усіх її приток, котрі теж виробили глибокі, часто каньйоноподібні, дуже мальовничі долини. Стрімкі скелясті схили в притоках Дністра з’являються південніше лінії с. Тарноруда (на Збручі) – с. Кузьмин (на Смотричі) – с. Соколівка (на Ушиці) – смт. Віньківці (на Калюсі), тобто тоді, коли річки досягають твердих силурійських вапняків. Висоти вертикальних стінок долин зростають від 10-20 до 60-80 м у їх гирлах.
Долини подільських приток Дністра розчленували поверхню височини на окремі пасма, що простягаються меридіально, як і самі ріки. Придолинні схили густо порізані ярами. Межиріччя здебільшого хвилясті, з великою кількістю балок; сильно поширений тут площинний змив. Однак зустрічаються і плоскі ділянки, де ерозія відсутня.
У південно-західній частині Придністров'я, в місцях поширення гіпсів, утворились досить великі карстові провалля та печери (перша була відкрита біля с. Завалля і названа туристами "Атлантидою").
Рівномірний похил поверхні Придністров'я порушує Товтровий кряж, який простягається навскоси від Збруча по лінії сіл Іванківці (Городоцький район) – Вишнівчик (Чемеровецький район) – Нігин – Вербка – Врублівці (Кам'янець-Подільський район) до Дністра. Довжина його в межах Хмельниччини становить 80 км. Це – лише частина Товтр, які починаються на Львівщині, перетинають також Тернопільську та Чернівецьку області і заходять у Молдову.
Товтровий кряж – це горбогірна вапнякова система органогенного походження, яка включає:
- головне пасмо (відоме як Медобори) – майже суцільний випуклий хребет з досить крутими скелястими схилами, який піднімається над навколишньою місцевістю на 50-60 м і досягає в межах області абсолютних висот понад 350 м (максимально 409 м);
- бічні пасма, що мають гострі вершини з відносною висотою 20-25 м;
- невисокі горби (т.з. "могилки"), які поодиноко або невеликими групами розкидані трохи далі від Головного пасма.
Загальна ширина кряжу досягає 15-20 км, тоді як Головного пасма – лише 100-300 м.
У Товтрах дуже поширений карст. Переважають дрібні форми – тріщини, борозни, комірки тощо, які утворюють на головному кряжі іноді справжні карстові поля. Зрідка трапляються і печери, наприклад Кармелюкова в с. Привороття.