Limitan al Oeste con el río Narcea, que lo separa del macizo de Allande y del de Tineo, y por el Este con el río Nalón, que hace de divisoria con el Escalón Intermedio y la Depresión Longitudinal, y los ríos Caudal, Lena y Huerna que lo separan de la Cuenca Central. Es un conjunto de elevadas sierras, de dirección general Norte-Sur que se incurvan hacia el Este en la parte. Sur, como ocurre con el cordal de La Mesa. Alcanza las alturas más elevadas, exceptuando los Picos de Europa, como es el caso de Peña Ubiña (2.417 m.) en la divisoria hidrográfica, descendiendo basta los 350 metros de su borde Norte, cerca de la desembocadura del río Narcea  en el Nalón. Son sierras bien individualizadas y estrechamente ligadas a la estructura y a las variaciones en el roquedo, que aquí son numerosas y de gran contraste, ya que el sustrato está formado por una espesa sucesión que abarca el Paleozoico más completo de la Península Ibérica. Este macizo se extiende por parte o la totalidad de los concejos de Oviedo, Tineo, Salas, Cangas del Narcea, Ribera de Abajo, Mieres, Lena, Grado, Belmonte de Miranda, Santo Adriano, Morcín, Yernes y Tameza, Proaza, Riosa, Somiedo,  Teverga y Quirós.

La mayor parte del macizo de Sierras Centrales está geológicamente dentro de la Zona Cantábrica, por lo que su sustrato geológico es fundamentalmente Paleozoico, con algo de Precámbrico en el borde occidental. Los conjuntos geológicos descritos como unidades de Somiedo, Tameza, Proaza y Quirós se superponen de Oeste a Este unas sobre otras, habiendo sido plegadas y fracturadas con posterioridad, por lo que la estructura resultante es compleja, con presencia de grandes pliegues kilométricos entre las superficies de cabalgamiento, que condicionan el relieve. Estos cabalgamientos apenas si se manifiestan orográficamente por ser paralelos a las capas de los diferentes materiales, aparentando con frecuencia ser contactos normales entre formaciones.

La unidad de Somiedo es la que ocupa la mayor extensión del macizo de las Sierras Centrales y, en general, constipe las mayores elevaciones del mismo, con sierras esculpidas en las areniscas de la Herreria, cuarcita Ordovícica, areniscas de Furada, calizas de Santa Lucía o caliza de montaña, predominando sobre todo las alineaciones de cuarcitas Ordovícicas. La unidad de Tameza es la que ocupa la menor extensión y entre los relieves modelados en sus rocas, los de mayor altitud están sobre cuarcitas Ordovícicas y calizas de Moniello, del Devónico inferior. En cuanto a las unidades de Proaza y Quirós, se caracterizan por las enormes masas de caliza de montaña, del Carbonífero, en las que se encuentran los relieves más destacados, como son La Sobia, El Aramo, etc. En el macizo de Sierras Centrales, las alineaciones más destacadas están constituidas por las rocas siguientes: pizarras y grauvacas del Precámbrico, por lo general de menor altura, como los de peña Cabrera (1.498), sierra del Acebo (1.212),  sierra de Cadrijuela (1.140) y sierra de Santa Flor (888) en el concejo de Cangas del Narcea.

Por areniscas y pizarras del Cámbrico inferior (formación Herrería), la sierra de la Serrantina (1.689), entre los concejos de Cangas del Narcea y Somiedo, sierra de Dagüeño (1.404) entre el de Cangas del Narcea y Tineo, Biduredo (781) y Silva (815) en el de Tineo. Constituidas por cuarcitas Ordovícicas de la formación Barrios, las de Entrepeñas (1.476), Granda de Muñón (1.559), El Caspo (1.579), pico El Miro (1.095) y cordal de la Mesa (1.836) en el concejo de Somiedo, los de sierra de la Cabra (1.428) y Reigada (968) en el concejo de Tineo, sierra de Carroceeda (1.681), pico La Ferreirúa (1.980) en el concejo de Teverga, los de sierra de la Manteca (1.527), sierra de Begega (1.107), Faedo (758), sierra de Forcada (1.471) y cordal de Porcabezas (1.293) en el concejo de Miranda, los de pico de la Cerrá (1.224), El Posadorio (1.285) en el concejo de Quirós, la sierra de Tameza (1.318) en el de Yernes y Tameza, la sierra de Caranga (Peña Collada) (1.104) en el de Proaza y la del sierra de Pedrorio (786) en el de Grado.

Las areniscas de Furada, del Silúrico superior-Devónico inferior, también se encuentran en algunas sierras de importancia, como son la de Páramo (1.994) en el concejo de Somiedo y el alto de los Navariegos (1.902) en el de Teverga.

En el Devónico, predominan las cimas formadas por la caliza de Moniello, cuyo máximo espesor se encuentra en la unidad de Somiedo, que constituye el sustrato de la mitad occidental del macizo de las Sierras Centrales. Esta caliza forma el espinazo del Pico Alto (1.840), peña Peñueta (1.976), sierra del Rebezo (1.978) sierra de Peña Micho (1.765) y Muñón (2.045) en el concejo de Somiedo, y las sierras del Quintanal (1.264), sierra de Arcello (958) y sierra de Bustariega (1.128) en el de Belmonte de Miranda. Como ejemplos de otras elevaciones de sedimentos Devónicos podemos citar Montelloy (480), en el concejo de Grado, esculpido en areniscas de Naranco, y las alturas que rodean a los lagos de Saliencia (2.182), modeladas en caliza de Portilla.

Por último, nos queda citar un sinnúmero  de elevaciones y sierras que están formadas por las calizas del Carbonífero o caliza de montaña, en que se distinguen las formaciones Barcaliente y Valdeteja: son éstas las de Palombera (1.660) y Vegas de Camayor (1.918) en el concejo de Somiedo, Bringales (1.053) en el de Belmonte de Miranda, peña de Ventana (1.789), sierra de la Sobia (1.781) en los concejos de Teverga y Quirós, el macizo de las Ubiñas (2.417), peña Rueda (2.155) y el Castiello (1.652), en el concejo de Lena, el Caldoveiro (1.357) en el de Yernes y Tameza, peña Gradura (1.225) en el de Teverga, la sierra del Aramo (1.786) en los de Quirós, Proaza, Santo Adriano, Riosa, Morcin y Ribera de Arriba, el Monsacro (1.057) y Castiello (446) en el de Morcín, Mandarrón (648), Valmurián (620) y Gato (543) en Ribera de Arriba.

Las sierras de este macizo disminuyen de altitud desde los 2.000 m. de la divisoria hidrográfica, basta los 500 del borde de la Depresión Longitudinal, escalonadamente, observándose varias superficies de aplanamiento: la de 2.000 m., conservada en el macizo de las Ubiñas, la de 1.700, cuyos restos aún se pueden apreciar en las sierras de Somiedo (Vegas de Camayor), peña Sobia y sierra del Aramo, siempre en calizas carboníferas, ya que en rocas menos resistentes ha desaparecido por la erosión. Más al Norte se indenta un escalón de 1.300 m. aproximadamente, restos del cual se conservan también en las calizas de las sierras de Tameza y Teverga. Por último, la superficie de 600-800 m. ocupa la mayor parte del terreno restante, en la que se encaja la red hidrográfica actual.

El relieve está fuertemente condicionado por la litología y la estructura tectónica del sustrato, como se puede confirmar con la lectura de los materiales que conforman las principales sierras, que son las cuarcitas del Cámbrico (formación Herrería), las cuarcitas Ordovícicas (formación Barrios) y las areniscas del Silúrico superior (areniscas de Furada). Asimismo, las calizas, a pesar de ser solubles, constituyen fuerte relieve cuando alcanzan el suficiente espesor e individualización, sin destacar en el caso de encontrarse intercaladas entre grandes masas de pizarras, como ocurre con las calizas del Cámbrico medio (formación Láncara) que casi siempre forman alargados surcos, o con muchas bandas calizas del Devónico o Carbonífero superior. Entre estos relieves se encuentran los citados de la caliza de Moniello en Somiedo o las enormes masas de caliza de montaña de las Ubiñas, peña Sobia o el Aramo.

En cuanto a la estructura, marca casi siempre la dirección de las sierras, que giran desde la orientación prácticamente Este-Oeste en el Sur del macizo (Entrepeñas, Granda de Muñón, peña Peñueta, sierra del Rebezo, alto de los Navariegos, Peñón de Ventana, pico la Ferreirúa, etc.), pasando por Noroeste-Sureste (sierra de Páramo, Palombera, Pico Alto, Peña Micho, cordal de Porcabezas, sierra de Bustariega, Vegas de Camayor, Muñón, cordal de la Mesa, sierra de Carroceda, sierra de la Sobia, macizo de Ubiña, peña Rueda, El Castiello, La Cerrá), e incluso algunas cuyo extremo Sur tiene dirección Noroeste y giran al Norte en pocos km., como son las de peña Gradura, Caranga, Aciera, el Aramo, etc., hasta posición claramente Norte-Sur (pico el Miro, sierra de la Cabra, Silva, Reigada, Forcada, Cueto Lobos, Tameza, Caldoveiro y peña Tene) orientándose después hasta dirección Noreste-Suroeste (Quintanal, Bringales sierra de Begega, sierra de Arcello, sierra de Peñerudes, Montelloy, sierra del Pedrorio, etc.).