La denominación de esta provincia, deviene del nombre que le impusieron aquellos expedicionarios, que llegados a estas tierras, encontraron la cruz dejada por la tripulación de Magallanes, con motivo de celebrar misa.

El diseño geomorfológico es sencillo y bien contrastado.
Un sector de la cordillera Occidental corresponde a los contrafuertes andinos; desde allí hasta la costa del mar Argentino se extienden las mesetas atravesadas por valles fluviales que discurren en forma transversal a las mismas, de oeste a este.

El frente de la cordillera presenta la alternancia de valles transversales labrados por la acción erosiva de los glaciares.
En su retroceso, los mismos abandonaron extensas cubetas hoy ocupadas por los lagos Buenos Aires, San Martín, Pueyrredón, Viedma y Argentino, alimentados por las aguas originadas tras la fusión de los hielos pleistocénicos.

Las mesetas constituyen las geoformas más representativas de la Patagonia subandina, y alcanzan las costas formando acantilados.
Además de la presencia esporádica de zonas deprimidas como el Gran Bajo de San Julián 105 m. por debajo del nivel del mar, sólo los amplios valles fluviales quiebran la monotonía del relieve mesetario.

En las altas cumbres se hallan extensos glaciares y una cubierta de hielo continental que prácticamente sepulta el sector suroeste de la provincia.
Unos 2.000 km2 de campos de hielo continental están contenidos dentro de sus límites; de ellos se desprenden grandes glaciares, convertidos en recursos turísticos de trascendencia internacional Upsala, Francisco Pancracio Moreno.

En el poniente de esta provincia se extienden los Andes Patagónicos dirigidos de NNE a SSO, más angostos, bajos y fragmentados que las cadenas del norte argentino.
Esta subregión se caracteriza por la extensión de sus cuencas lacustres y los numerosos valles transversales a la cordillera, pero lo que realmente la distingue en Santa Cruz, es la presencia de grandes masas de hielo, alas cuales se las ha denominado Campo de Hielo Continental.
Este mar de hielo ha cubierto valles y depresiones, ocupando en territorio argentino una superficie superior a los 2.900 km2.
Desprende sus glaciares hacia el oeste hasta el océano y hacia el este hasta los lagos patagónicos.
Es parte del área glaciaria más extensa del hemisferio sur, con excepción de la Antártida.
Actualmente sufre una notable reducción de superficie y espesor, hallándose su mayor porcentaje 80% de cobertura de la superficie montañosa, entre los 49º S. y los 50º S.
Esta zona glaciaria se extiende prácticamente en todo el oeste santacruceño, donde el Instituto Nacional de Hielo Continental Patagónico ha detectado más de 350 glaciares, entre los cuales, se destacan el Viedma 576 km2, que concluye en el lago homónimo, las coalescentes Ruso Patrón, del Gran Nunatak, Cono y Bertachi, que descienden sobre el Upsala 595 km2, que a su vez vuelca su volumen en el Lago Argentino, al igual que los glaciares del Interior, Ameguino y Perito Moreno 195 km2, alma espectacular por su actividad erosiva.
Los picos más importantes son Monte Zeballos, Monte San Lorenzo 3.706 m., Cerro Hatcher, Monte Fitz Roy, Cerro Huemul, Cerro Murallón, Cerro Agassiz, Cerro Mayo, Monte Stokes y Cerro Ciudadela. También son de mención las sierras de las Vacas, de Sangra, Bagnales y Cazador.

Desde el punto de vista longitudinal, la Patagonia Extraandina ocupa el centro de Santa Cruz, territorio que permaneció separado del resto del continente durante los primeros tiempos geológicos.
En esta subregión el relieve es notablemente plano y sin inclinación.
Las mayores alturas en el oeste y en el norte dan la impresión de un escalonamiento, que se inicia en las profundidades del mar y continúa hasta la cordillera.
Estas planicies elevadas reciben el nombre de terrazas, mesetas o pampas patagónicas.
En Santa Cruz este relieve se encuentra en la Gran Altiplanicie Central y otras mesetas menores, también hay terrenos más deprimidos con respecto a las formas amesetadas, son los bajos o depresiones, que reciben el nombre de mallines, cuando en su interior existe la posibilidad de pastoreo por la presencia de humedad y la protección de los vientos, lo propio acontece en los cañadones, son muy variables, y entre ellas destacamos el Gran Bajo Oriental y Gran Bajo de San Julián, que se extiende de oeste a este, continuándose en la bahía homónima.
En su interior, hay lugares que se hallan bajo el nivel del mar, especialmente un paraje cuya cota es de 105 m., la mayor profundidad en el territorio argentino.

Hacia el este, donde reina un clima templado-frío y árido, de escasos 200 mm. anuales de precipitaciones, el bosque es sustituido por una cubierta de vegetación de estepa.
En la franja costera del este se conservan algunos rodados patagónicos.
En su margen, se suceden de norte a sur, accidentes como la sección meridional del Golfo de San Jorge, con características distintas a la otra mitad, destacándose sus ensenadas muy abiertas Bahía Laúgara, Bahía Mazarredo, Cabo Tres Puntas, Cabo Blanco, Punta Guanacos, Punta Pozos, Bahía de los Nodales, Punta Medanosa, Bahía Desvelos, Cabo Guardián, Bahía Luara, Punta Mercedes, Cabo Vigía; Cabo Dañoso, Cabo Curioso, Bahía San Julián, Punta Desengaño, Cabo San Francisco de Paulay Bahía Grande.
Es llamativo, el arco convexo que describe la costa entre el Golfo San Jorge y el río Deseado desembocadura. Después de los 50º S. son frecuentes los estuarios desembocadura de los ríos cuyos cauces se ensanchan en forma de embudo: el del río Santa Cruz, que es doble porque corresponde también al río Chico, al del río Coig o Coyle, y el del Río Gallegos, cuyo cauce alcanza los 10 km. de ancho, por estar conformado parlas ríos del Chico y Gallegos.

La costa de la provincia remata en el pequeño tramo del Estrecho de Magallanes que pertenece a la Argentina, que va del Cabo Vírgenes a la escasamente elevada Punta Dungenes.