Al sur de la región, entre los límites provinciales de La Rioja con Burgos y Soria, se localizan dos importantes conjuntos montañosos: La Sierra de Urbión (Urbión,2.228 m) y la Sierra de Cebollera (La Mesa,2.168 m). Junto con  la Sierra de la Demanda (San Lorenzo, 2.262 m) y el Macizo del Moncayo (2,315 m) representan las más altas elevaciones del Sistema Ibérico. Ambos conjuntos montañosos sobresalen por elevado orografía y grandeza paisajística, acentuada por enérgicos relieves de origen glaciar y grandes bosques  naturales, que convierten a estos espacios en un refugio para la flora, la fauna y el ecoturismo.
   Sobre las cimas más elevadas tienen su divisoria las provincias limítrofes, y al mismo tiempo, son las divisorias hidrográficas del Duero y el Ebro. Generalizando, podemos afirmar que las vertientes septentrionales de ambas sierras pertenecen a la Rioja, mientras que a las provincias de Soria y Burgos corresponden las vertientes meridionales.

   La Sierra de Urbión, más conocida como Picos de Urbión, abarca unos 400 Km2,centrando su principal linea de cumbres a lo largo de 25 Km. desde el puerto del Collado (1.400 m)  hasta el puerto de Santa Inés (1.758 m),siguiendo una dirección dominante Este a Oeste. Las mayores cotas se identifican con dos céntricas cumbres: Urbión (2.315m) y el Alto de las Tres Provincias(2.049 m); esta cima recuerda con su referencia toponímica su triple pertenencia administrativa.

   En la vertiente sur, muy cerca de la cumbre se localizan las fuentes del Duero, y en el sector suroriental tiene su origen el rio Arlanza.
La vertiente norte, perteneciente a La Rioja, está formada a su vez por los valles del río Portilla, Urbión y Ormazábal, que desembocan al pie de la sierra en el río Najerilla.

La Sierra Cebollera ocupa una superficie de 500 Km2 aproximadamente.
Destaca como una alineación montañosa de dirección principal Este-Oeste, que posteriormente se torna Sur-Norte hacia el  extremo occidental. La linea de cumbres divaga a lo largo de 30 Km, entre los límites del Puerto de Santa Inés y, al Este, el Puerto de Piqueras (1.710 m).
   En general, la Sierrra Cebollera, al igual que la Sierra de Urbión, se configura como un conjunto de pequeños valles de montaña, limitados a su vez por interfluvios montañosos dirigidos hacia en Norte y hacia el Sur a partir de su dorsal más elevada. En la vertiente riojana, estos valles conforman una gran cabecera de barrancos de los que nace el propio río Iregua (Hoyos de Iregua) y su afluentes (río Mayor, río Lumbreras, Arroyo Lavieja); valle donde se ubica la ciudad de Logroño, como principal enclave urbano. Mientras que en la vertiente soriana se desarrolla el valle del río Tera.

     El bloque noroccidental del Sistema Ibérico corresponde a la Sierra de la Demanda. Situada, también, entre Burgos y La Rioja, representa la linea divisoria de aguas entre las cuencas del Ebro y del Duero.
Se trata de un macizo paleozoico que ha sufrido los efectos de la tectónica alpina con el consiguiente rejuvenecimiento de los terrenos y desmantelamiento de la cobertura secundaria. Desde el fondo de la Depresión del Ebro presenta un aspecto masivo y compacto. A dar esta imagen colabora su linea de cumbres que, con una sucesión monótona de collados y cimas redondeadas, se mantiene entre 1.900 y 2.000 m.

    Sólo un acercamiento a la Sierra permite observar la existencia de inclinadas laderas como consecuencia de del encajamiento de la red fluvial, que ha abierto una serie de valles que se dirigen en la vertiente norte hacia el Ebro y en la sur hacia la cabecera del Duero.
   Las unidades más destacadas del macizo de la Demanda son las Sierra de Mencilla (1.929 m.) y San Millán (2.100 m.),en el sector occidental, y la Sierra de San Lorenzo, con picos como el propio San Lorenzo (2.262 m.), Cabeza Parda (2.106 m.) o Los Pancrudos (2.072 m.) en el sector central.
   La Sierra de la Demanda en su larga evolución se ha visto afectada por los dos grandes movimientos orogénicos que ha configurado los relieves de la Península: el herciano y el alpino; ambos han aportado al conjunto montañoso rasgos peculiares.

  Durante el plegamiento alpino se asienta la red fluvial,que comienza un fuerte encajamiento y que ha labrado valles que se abren en la vertiente Norte con dirección S-N, y en la Sur con sentido N-S. A este dispositivo escapan, por razones estructurales, el rio Arlanzón y la cabecera del Najerilla que, al memos parcialmente, han organizado su trazado de diferente modo. Los colectores más destacados de la vertiente Norte son los rios Arlanzón y el Tirón, en la provincia de Burgos, y el Oja en La Rioja.
   El rio Tirón nace en un territorio de fuertes pendientes enmarcadas por los picos Cabeza Aguilez (2.033 m.) y Otero (2.045 m.). A pocos kilómetros aguas abajo del paraje conocido como Tres Aguas logra abrir un valle de fondo plano flanqueado por pendientes escarpadas de forma piramidal.
   El rio Oja ocupa el sector central del la Sierra de Demanda, y nace en los alrededores de pico Gatón, a unos 2.000 m. de altitud. Discurre encajado en su curso alto entre vertientes muy pronunciadas que aportan en periodos de deshielo gran cantidad de agua procedente de las cimas más elevadas de la Demanda. A partir de la aldea de Posadas ensancha su valle y suaviza su perfil longitudinal. Los barrancos-afluentes del rio Oja, en sus dos márgenes tienen un importante desarrollo. Destacan el arroyo Urdanta, que nace en la faldas del San Lorenzo, Usaya, Altuzarra, Ortigal, Cenáticas y Menares. A partir de Ezcaray alberga al Ciloria (O-E), y al Turza de Este-Oeste, permitiendo un corredor de 12 kilómetros donde se asientas núcleos de población que desarrollan actividades agrarias.
   Los cursos fluviales de la vertiente Sur de la Sierra de la Demanda son de menor entidad, si exceptuamos el rio Pedroso que desagua en el Duero, y el Najerilla, que vierte sus aguas al Ebro.

   El Najerilla nace a una altitud de 1.640 m. dentro del término de Canales de la Sierra, y deja el macizo en su extremo oriental a la altura de Anguiano. Se presenta como el curso más desarrollado, caudaloso y complejo de la red demandina. Su trayectoria permite diferenciar dos tramos; el primero abarca desde su nacimiento hasta el pantano de Mansilla con
trayectoria W-E; el segundo va desde Mansilla hasta Anguiano con un cambio de dirección SW-NE.
El primer sector se encaja en un fondo de valle amplio de areniscas que sufre estrechamientos cuando el rio cruza los afloramientos calizos del Jurásico. 
Y recibe un conjunto de afluentes que descienden de las altas cumbres demandinas por su margen izquierda o del Urbión por la derecha, estos últimos mucho más caudalosos.
   El sector del Najerilla que va desde Mansilla a Anguiano ofrece un aspecto totalmente diferente. La dureza de los materiales ha impedido la evolución del curso fluvial, que discurre entre meandros encajados, que en muchos casos, se adaptan a las fracturas del Paleozoico. Los valles son estrechos y en las laderas de fuerte pendiente, con escaso suelo, y donde sobresalen los estratos rocosos. Propiciando un aspecto agreste, mientras que las cumbres son de formas suaves y alomadas, a modo de gran bóveda, que culmina en el centro de la Sierra de la Demanda.
 
Al margen de rio Ebro, el Najerilla es el más importante, no solo por  su mayor superficie de cuenca (1.090 km2) sino también por las caraterísticas pluviométricas de esta última. En Mansilla, muy cerca de la cabecera, lleva 5,21 m3/s procedentes de la vertiente sur de la Sierra de la Demanda y de la sierra de Urbión. De Mansilla a Anguiano recibe abundantes caudales del núcleo central y oriental de la Demanda (ríos Calamantío, Brieva y Valvanera), especialmente del macizo de San Lorenzo y de la sierra de Urbión (río Urbión) y ello permite que en Anguiano se duplique el caudal (11,33 m3/s). De ahí en adelante, el Najerilla sigue recibiendo algunos afluentes importantes que se incorporan en plena Depresión del Ebro (arroyos de Tobía, Matute, Canto Grande, Pedroso y Ledesma, y ríos Cardenas y Yalde). En su desembocadura, en Torremontalbo, desagua en el Ebro 16,45 m3/s. Su caudad específico o relativo se mantiene a muy buen nivel a lo largo de todo el curso.
      Los restantes ríos de la región se encuentran a notable distancia del Najerilla, sobre todo los más orientales. El Tirón, en Cuzcurrita, poco antes de unirse al rio Oja, lleva un caudal de 5,5 m3/s. En la cuenca de Iregua el río Piqueras, Iregua ya en Islallana lleva 6,35 m3/s para una superficie de cuenca de 573 km2. Lo que evacua al Ebro son aguas excedentarias de primavera, en el momento de aguas altas, pues el resto del año las aguas que llegan a Islallana son consumidas por los riegos del valle Bajo Iregua y por la ciudad de Logroño. A partir del Iregua hacia el Este, los caudales disminuyen mucho.