Formée durant l'ère primaire, la chaîne montagneuse de l'Atacora, avec ses collines de quartz et de schiste, scinde le département du nord au sud. Elle se prolonge au sud vers le Togo et le Ghana, au nord vers le Niger. L'Atacora est constituée de deux bourrelets parallèles, séparés par une dépression dans laquelle coule la rivière Pendjari qui a formé plusieurs cascades. À l'ouest, vers Tanguiéta et Boukoumbé, l'Atacora présente une face abrupte offrant des panoramas sur la plaine. À l'est, vers Kouandé, la pente est douce et longue. Les monts de Sagbarao, qui s'élèvent à 658 mètres d'altitude dans cette région de collines, sont le point culminant du pays.