Fica situada no interior centro do país e atinge o ponto de maior altitude, 1993 metros, entre os vales do Rio Mondego e do Rio Zêzere, no denominado planalto da Torre e Malhão da Estrela. É o ponto mais alto de Portugal continental.
A Serra da Estrela está situada na vertente ocidental da denominada “Meseta Ibérica”, fazendo parte do Sistema Central divisório da Península Ibérica; encontra-se, portanto, no prolongamento das serras espanholas de “Guadarrama”, “Grêdos” e “Gata”.
Dentro de Portugal tem no mesmo prolongamento para o Atlântico, sentido NE-SW, as serras do Açor e da Lousã com vários alinhamentos paralelos importantes.