Územie okresu pokrývajú geomorfologické celky subprovincií Vnútorné Západné Karpaty a Vonkajšie Západné Karpaty, ktoré patria do provincie Západné Karpaty. Zo subprovincie Vnútorné Západné Karpaty pokrýva južný a juhovýchodný okraj územia okresu geomorfologický celok Malé Karpaty, ktorý patrí do oblasti Fatransko-tatranská oblasť. Na juhu leží podcelok Brezovské Karpaty a na juhovýchode podcelok Čachtické Karpaty, časť Plešivec. Zo subprovincie Vonkajšie Západné Karpaty pokrývajú územie okresu geomorfologické celky oblasti Slovensko-moravské Karpaty. V centrálnej časti je to Myjavská pahorkatina, aj časťou Brančské bradlá a na severe sú to Biele Karpaty svojimi podcelkami Žalostinská vrchovina na severozápade a Javorinská hornatina na severovýchode.