Norðurgosbeltið sem gengur í gegnum mitt Norðausturland frá norðri til suðurs, er einkennandi fyrir jarðfræði svæðisins og skapar því nokkra sérstöðu. Berggrunnur beltisins er ungur á jarðfræðilegum mælikvarða en bæði austan og vestan við er berggrunnurinn mun eldri.
Gosbeltið er framhald mið-Atlandshafshryggjarins en hann er á mörkum tveggja jarðskorpufleka, Evrasíu- og Norður-Ameríkuflekans, sem skiljast í sundur á flekaskilum. Gengur það í sjó fram í Öxarfirði og síðan norður og vestur í svokölluðu Tjörnesbrotabelti sem tengir saman Öxarfjörð og rekbelti sem liggja um Kolbeinseyjarhrygg. Segja má að megindrættir í jarðfræði Íslands snúist um gliðnun og hliðrun á flekaskilum en svo kallast það þegar jarðskorpuflekar gliðna í sundur. Því fylgja oft á tíðum jarðskjálftar og eldvirkni og eru jarðskjálftar því ekki óalgengir á Norðausturlandi. Merki landsigs og gliðnunar birtast í opnum gjám og skörpum sigstöllum. Þetta má sjá víða í Mývatnssveit og norður í Kelduhverfi.
Hraun bera merki um eldvirkni og má þar nefna Ódáðahraun, stærstu samfelldu hraunbreiðu landsins, sem er í raun mörg hraun af mismunandi aldri. Ódáðahraun afmarkast af Vatnajökli og Vonarskarði í suðri, Skjálfandafljóti í vestri, Mývatnsöræfum í norðri og Jökulsá á Fjöllum í austri. Þar er m.a. að finna þjóðarfjall Íslendinga, Herðubreið, sem og gróðurvinjar við Suðurárbotna, Grafarlönd og Herðubreiðarlindir.
Mývatnssveit er paradís náttúruskoðarans og hefur eldvirknin skapað þar landslag og aðstæður sem eiga sér engan líka í veröldinni. Fögur fjallasýn, hraun, sprengigígar, gervigígar og leirhverir einkenna svæði sem heillað hefur ófáa í gegnum tíðina.
Tjörnes er merkileg náttúrusmíð sem myndar skagann milli Skjálfanda og Öxarfjarðar. Nesið er hluti af Tjörnesbrotabeltinu sem einkennist af hryggjum og dældum og er í raun sá hryggur sem rís hæst miðað við aðra sem liggja að mestu neðansjávar. Á Tjörnesi er að finna merkileg jarðlög þar sem má lesa í jarðsöguna milljónir ára aftur í tímann. Sum þessara jarðlaga eru forn sjávarsetlög þar sem finna má steingerðar forndýraleifar. Í sjávarsetinu má lesa loftslagsbreytingar, t.d sést í Krókskeljalögunum sem eru efsti hluti Tjörneslaganna að það fór að kólna verulega fyrir um 3 milljónum ára. Kulvísar tegundir hverfa og nýjar koma í staðinn. Fjórðungur af nýju tegundunum sem finnast í Krókskeljalögunum eru skeljar og kuðungar ættaðir úr Kyrrahafinu. Því marka þessi setlög að ísöld er hafin og Ameríka og Asía eru aðskildar.
Frá Vatnajökli renna tvær stórar jökulár til sjávar á Norðausturlandi. Vestar rennur Skjálfandafljót sem einnig á upptök í Vonarskarði og Tungnafellsjökli. Fljótið rennur 178 km leið frá upptökum norður með vesturjaðri Ódáðahrauns, niður Bárðardal og til sjávar í Skjálfandaflóa. Nokkrir tilkomumiklir fossar eru í fljótinu og eru Aldeyjarfoss og Goðafoss þeirra þekktastir. Jökulsá á Fjöllum á upptök sín í Dyngjujökli en í hana rennur Kreppa sem á upptök sín í Brúárjökli. Jökulsá á Fjöllum er um 206 km löng og rennur til sjávar í Öxarfirði. Jökla og umhverfi hennar mynda stórbrotna heild sem verður að teljast eitt af stórkostlegustu náttúrufyrirbærum landsins. Nægir þar að nefna Ásbyrgi, Jökulsárgljúfur og Hljóðakletta sem hafa mótast í hamfarahlaupum og fossana, Hafragilsfoss, Dettifoss og Selfoss.
Þjóðgarðurinn í Jökulsárgljúfrum var stofnaður árið 1973 og náði hann yfir alls um 120 km2 svæði niður með Jökulsá að vestan frá Dettifossi niður að þjóðvegi 85. Árið 2008 var Vatnajökulsþjóðgarður stofnaður um Vatnajökul og áhrifasvæði hans. Við það varð Jökulsárgljúfur hluti af Vatnajökulsþjóðgarði. Finna má meiri fróðleik um þjóðgarðinn á heimasíðu Vatnajökulsþjóðgarðs.
