En las cercanías de Motatán, Estado Trujillo, se desprende de la Cordillera de Los Andes hacia el norte un ramal orogénico conocido como Serranía de Trujillo, que al llegar a la zona limítrofe entre los Estados Zulia, Falcón y Lara se arquea violentamente hacia el este para formar las Sierras de Falcón, de rumbo en general este-oeste, con excepción de la Sierra de Siruma, predominantemente norte-sur.

Esta provincia está situada al noreste del país, entre el Sistema Montañoso del Caribe y Los Andes venezolanos, y abarca un 30% de la superficie territorial total. Está limitada al sur por el borde nororiental de Los Andes, que cae a los típicos llanos Interiores de Lara (cabañas de Carora), al norte de los cuales se desarrolla la Sierra de Baragua, que muere al este en el valle del río Tocuyo. Más al norte aparece el verdadero espinazo del sistema que comienza en la Loma de Los Caballos, cuya culminación alcanza los 1.990 metros de altura, y continúa hacia el este en la Serranía de Bella Vista, la Sierra de Churuguara, etc., hasta cruzar el río Tocuyo y terminar en el Cerro de La Misión. Otra línea de menor importancia, situada más al norte, es la de las montañas de Avaria y Sierra de San Luis. Entre ésta y las planicies costeras de Falcón sólo se interponen pequeñas lomas y líneas de cerros alargados.

Las llanuras encerradas, de origen lacustre-fluvial, son regiones semiáridas, y las planicies costeras de la región contienen el único desierto venezolano, los Médanos de Coro, con dunas movedizas.

Con excepción del Alto de Siquisique, donde afloran rocas ígneas de edad desconocida, la Serranía de Trujillo y las sierras de Falcón están sostenidas por rocas principalmente paleocenas, eocenas y oligocenas, y sólo en la franja septentríonal se encuentran sedimentos más jóvenes del Mioceno. En los valles hay espesos depósitos de aluvón, con terrazas y zonas topográficamente bajas rellenas con el fango arrastrado de las laderas de Los Andes. Estos grandes espesores de aluviones sugieren que el clima en estas partes bajas de la provincia, hoy esteparío, fue de mayor precipitación en el Pleistoceno; el desecamiento se debe en parte también a fenómenos de captura de corrientes en la provincia.

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