Petit massif de l'Isère, le Taillefer prolonge au sud-ouest la chaîne de Belledonne, entre le Drac et la Romanche.
Le plateau matheysin en occupe la moitié ouest. Entre Vizille et Laffrey, la côte de Laffrey, tronçon de la route Napoléon, a été gravie huit fois par le Tour de France de 1951 à 2010. En 1984, Luis Herrera y passa en tête sur la route de l'Alpe d'Huez. Le col de La Morte, où se trouve la station de l'Alpe du Grand Serre, a vu passer le Tour en 1979 et en 2015.