El conjunto montañoso localizado en el centro de Argentina, en el sector centro-septentrional de la provincia de San Luis. Por su configuración orográfica, así como por su composición geológica y su posición, puede considerarse a esta sierra como parte de las sierras Pampeanas. Presenta un aspecto de bloque macizo, con rocas metamórficas más o menos esquistosas (micasitas gneísicas y filitas arcillosas) plegadas y enderezadas hasta la vertical, con dirección predominante norte-sur, junto a potentes masas de granito.
La sierra tiene un contorno en forma de rombo: se levanta con flanco escarpado sobre el frente occidental, presentando las mayores cotas del conjunto, con su punto culminante en el cerro Agua Hedionda, de unos 2.150 m de altitud, para inclinarse con pendiente suave hacia el oriente. Su parte superior, una antigua penillanura, aparece casi desnuda, surcada por valles que descienden desde el área central, más elevada; estos valles siguen las líneas de fracturas. Sobre el extremo norte-noroeste se asienta la ciudad de Villa Dolores, mientras que en las proximidades del vértice sur-suroeste se localiza la ciudad de San Luis, la capital provincial.