Az Északi-középhegység elnevezés kétféle jelentésben is használható:
Az Északi-középhegység az Északi-Kárpátok belső pereméhez tartozik. Fő részei délről észak, illetve nyugatról kelet felé haladva: Visegrádi-hegység, Börzsöny, Cserhát, Mátra, Bükk, Zempléni-hegység és Szalánci-hegység. (Az utóbbit a szűkebb értelmezés esetén nem sorolják az Északi-középhegységhez.) Az Aggteleki-karszt-ot a szűkebb, geopolitikai értelmezés esetén szintén az Északi-középhegység részének tekintik, földrajzilag viszont valójában a Gömör-Szepesi érchegységhez tartozó Gömör-Tornai-karszt Magyarországra átnyúló része.
Az Északi-középhegység és a Dunántúli-középhegység közös összefoglaló neve Magyar-középhegység. Az Északi-középhegységben található Magyarország legmagasabb hegye, a Kékes.
Az Északi-középhegységet az alapján oszthatjuk három szakaszra, hogy a Mátrát a szakirodalom többnyire a középhegység középső szakaszának tekinti.
A Visegrádi-hegységet a Kétbükkfa-nyereg és a Szentléleki-patak völgye választja el a Dunántúli-középhegységhez tartozó Pilistől. Ez egyben az Északi-középhegységet és a Dunántúli-középhegységet elválasztó geológiai törésvonal is. A Visegrádi-hegységet a köznyelvben – helytelenül – gyakran a Pilis részének tartják. Fő csúcsa a Dobogó-kő (699 m).
A kb. 600 km² területű Börzsöny a Visegrádi-hegység folytatása. Nagyrészt vulkanikus eredetű, kőzetanyaga andezit és andezittufa. Északról az Ipoly határolja, délről a Duna, kelet felől pedig a Nógrádi-medence választja el a Cserháttól. Legmagasabb pontja a 938 méter magas Csóványos. Szlovákia területén a Burda kapcsolódik hozzá.
A Cserhát ugyancsak andezitből áll, de az erózió sokkal jobban lekoptatta, gyakorlatilag dombvidék. Legmagasabb pontja a Naszály (654 m).
A Gödöllői-dombság és a Monor-Irsai-halomvidék szintén az Északi-középhegységhez sorolható, mint annak legdélebbi nyúlványai és legalacsonyabb elemei. Átmeneti tájegységet alkotnak az Alföld felé.
A Mátrában található a Kékes, Magyarország legmagasabb pontja (1014 m), de magának a hegységnek az átlagmagassága csak 600 méter, ebből a szempontból megelőzi a szomszédos Bükk hegység. A Mátra szintén vulkanikus eredetű, nagyrészt andezitből áll.
A Karancs-Medves-vidék a Karancs hegységet és a Medves-Ajnácskői-hegységet foglalja magában. A vidék vízrajzi különlegessége, hogy itt húzódik a Kárpát-medence két legnagyobb folyójának, a Dunának és a Tiszának a vízválasztó vonala.
A Gömör-Hevesi-dombság 300-500 méter magas dombvidék, amely hosszan átnyúlik Szlovákia területére is. Homokkő, homok, kavics és riolittufa építi fel. Szlovákiában található északi része a Gömöri-dombvidék (szlovákul Bučenská vrchovina). A dombság déli fele a Vajdavár-dombvidék, amelyet a szlovák-magyar határ két oldalán húzódó Gömöri-erdőhát (Petrovská vrchovina) és a Magyarországon található Heves-Borsodi-dombság vagy Ózd-Pétervásárai-dombság alkot.
A Karancs-Medves-vidék és a Gömöri-Hevesi-dombság szlovákiai területeit Szlovákiában Cseres-hegység (Cerová vrchovina) néven ismerik.
A Bükk nagyrészt mészkőhegység, a Bükk-fennsíkot körülvevő területen riolit és riolittufa is előfordul.
A Cserehát dombvidék, amely a Bódva és a Hernád között a Sajóig húzódó területen fekszik. Átlagos magassága 300-400 méter. Területét agyag és homok borítja, néhol márványszerű aprókristályos mészkő található.
A Tokaj-Eperjesi-hegység vagy Eperjes–Tokaji-hegyvidék az Északi-középhegység legkeletibb része. Fő tagjai a Zempléni-hegység és a Szalánci-hegység. A Zempléni-hegység Magyarország területére esik, a Szalánci-hegység zöme viszont Szlovákiában található. A Tokaj-Eperjesi-hegységet néha nem az Északi-középhegységhez sorolják, hanem külön hegységcsoportnak tekintik. Részei:
A Zempléni-szigethegység (szlovákul Zemplínske vrchy) Szlovákiában található. Az Északi-középhegység legkeletibb tagjaként szigetszerűen emelkedik ki a Zempléni-síkból.
Geopolitikai szempontból általában szintén az Északi-középhegységhez sorolják az Aggteleki-karsztnak nevezett, 300–500 méter átlagmagasságú mészkő- és dolomithegységet. Ez valójában a Szlovákiába átnyúló Gömör-Tornai-karszt része, tehát földrajzilag nem az Északi-középhegység, hanem a Gömör-Szepesi-érchegység része. A Bükk hegységtől északra fekszik, a két tájegységet a Sajó völgye választja el. Itt találhatóak Magyarország leghíresebb barlangjai, köztük a Baradla-barlang.