Мадонский район можно разделить на две отличные друг от друга территории: Видземская Центральная возвышенность и Лубанская низменность. Видземская Центральная возвышенность с ярко выраженным промежуточным холмистым рельефом находится в северо-восточной части района. Отсюда в разных направлениях ответвляются холмистые хребты или валуны: Гулбенский валун, Мадонско-Трепский валун, Плявинский валун и другие. Видземская центральная возвышенность на северо-западе граничит с Гауйской долиной, на северо-востоке - со Среднегауйской впадиной, на юго-востоке - с Восточно-Латвийской низменностью, на юго-западе Видземская возвышенность постепенно переходит в Среднелатвийскую отлогость. Ярко выраженны три холмистых хребта. В Мадонском районе находится юго-восточный хребет с большими моренными холмами, которые разделяются множеством речных и озёрных долин.

Здесь находится самое высокое место в Латвии – гора Гайзиньш (Гайзинькалнс – 311,6 м над уровнем моря), Несаулескалнс (284 м), гора Бакужу (267 м), гора Глэмжу (260 м), гора Спиру (260 м) и другие вершины. На возвышенностях много живописных озёр: Какитис, Калс, Лидере, Талея, Лиезере, Пулгоснис и другие. Самые высокие холмы – с характерным пологим склоном и округлёнными вершинами – достигают высоты 40 метров и до 1 км в диаметре, состоят из каменистой песчаной глины (суглинка), нередко просто из суглинка без камней или из гравия и песка, поверхность которых покрывает суглинок.

Гайзинькалнс – конусообразная возвышенность с плоской вершиной и отвесными склонами. Гора возвышается метров 60 над окрестностями, находится в живописном месте и простирается в длину до 1 км в северо-восточном и юго-западном направлениях. Состоит из песка, гравия и моренистого суглинка с бескаменным глинистым покрытием. Гора обросла еловыми и берёзовыми лесами. Юго-восточный хребет как бы ограничивают лощины (впадины), в которых находятся верховья рек, например таких как: Огре, Персе. В Лиезерской волости на юго-западе находятся впадины Аугшогре и Аугшгауя с озёрами и болотами или песчаными волнистыми равнинами, которые образовались из нанесённого песка в процессе таяния льдов во время ледникового периода. В северо-восточной части района Центральную Видземскую возвышенность с Алуксненской воззвышенностью соединяет Гулбенский вал. В основе этого вала девонская глина, песчанники, которые покрыты слоем толщиной 20 – 60 метров, состоящим из осадочной породы четвертичного периода, образуя холмистый моренный рельеф 120 – 140 м над уровнем моря. Холмистый рельеф здесь образует выраженно в длину  вытянутую полосу, которую образовал край ледника. Валы преимущественно покрыты сосновыми лесами. Мадонско-Трепский вал пересекает Мадонский район в южном и юго-северном направлениях. Вал представляет собой широкую лесную холмистую гряду, состоящую из гравия и гальки. Вершина холма достигает 60 м, а ширина 1 – 5 км. Гряда простирается на несколько десятков километров, выходя за границы района.

Северо-восточную часть района занимает Лубанская низменность. Для равнины характерен очень ровный рельеф, так как в результате таяния льдов здесь находилось дно бассейна высотой 93 – 115 метров над уровнем моря. Равнину вокруг Лубанского озера образует супесчанник и песок, а в западной и северной частях – морена с песчаными пятнами и большими валунами. Низменность простирается примерно на 1000 км ² вокруг озера, лишь немного поднимаясь над его уровнем. В отдельных местах есть пологие подъёмы. Затруднён сток вод. Реки, впадающие в озеро, собирают воду из бассейна площадью 7000 км². Вследствие слабого стока вод окрестности озера заболочены. Лубанское озеро – это водоём, который находится на высоте 92,5 м над уровнем моря, с площадью в 8720 гектаров. Примерно третья часть территории озера находится в Мадонском районе, остальная в Резекненском. Лубанское озеро окружают затопленные низменности, комплекс болот и сырых лесов.

Впервые регулирование уровня воды озера было начато в 1926 году и продолжалось до 1937 года, когда углубили русло реки Айвиексте и выкопали Мейранский канал. Объёмные комплексные гидрологические и гидротехнические работы были начаты в 1956 году и закончены в 1981 году. В результате этих работ была создана сложная система каналов, плотин и шлюзов. Значительная часть лесов и болот Лубанской низменности находится под охраной государства (заповедник Тейчи, заказник Парабайне и др.) Хозяйственную деятельность в большой степени определяет особенный гидрологический режим. При финансовой поддержке Агенства среды Японии в 2000 году был разработан новый план хозяйственной деятельности на территории Лубанской низменности .