Kärnten wird fast gänzlich von den Ostalpen (Zentralalpen, Südliche Kalkalpen) eingenommen. Das Drautal trennt die eher gerundeten kristallinen Zentralalpen im Norden und die schroffen Gebirgsstöcke der Südlichen Kalkalpen voneinander. Zu den Zentralalpen zählen die Hohen Tauern, die Nockberge und die Lavanttaler Alpen.

Die Südlichen Kalkalpen zwischen dem Drautal und dem Gailtal umfassen die Gailtaler Alpen und weiter östlich die Nordkarawanken. Die mesozoischen Gesteine bestehen vorwiegend aus Karbonatplatten, aufgebaut aus den Skelettresten unzähliger Lebewesen (Algen, Korallen, Schwämme, Mikroorganismen). Südlich der Linie Gailtal-Drautal hat Kärnten Anteil an den Südalpen, zu denen die Karnischen Alpen und die Südkarawanken zählen.

Eingebettet in diese Gebirgslandschaft ist das Klagenfurter Becken, das größte Einbruchsbecken der Ostalpen. Vor 2 Millionen Jahren senkte sich an Schwächezonen der Erdkruste das Becken ein. Von den sich hebenden Karawanken wurden gewaltige Schuttmengen geliefert, die es auffüllten. Aus den verschütteten Bäumen und Holzansammlungen entstanden durch Luftabschluss und beträchtliche Überlagerung die Braunkohlen der Rosenbacher Kohleschichten. Den Seenreichtum verdankt Kärnten der Eiszeiten.