Pegunungan Serayu Utara merupakan rangkaian gunung-gunung di Jawa Tengah yang terletak di sebelah selatan Jalur Pantura barat. Pegunungan ini memanjang dari barat, mulai sebelah selatan Kabupaten Brebes,Kabupaten Tegal, Kabupaten Pemalang, Kabupaten Pekalongan, Kabupaten Batang, Kabupaten Kendal,, sampai Kabupaten Semarang. Sisi selatannya mencakup bagian utara Kabupaten Banyumas, Kabupaten Purbalingga, Kabupaten Banjarnegara, Kabupaten Wonosobo, dan Kabupaten Temanggung. Pegunungan Serayu Utara yang berbatasan dengan jalur Pegunungan Bogor di sebelah barat (Bemmelen,1943 vide Bemmelen, 1970) memiliki luas 30–50 km berarah barat-timur dengan geometri melengkung membuka kearah selatan dan kedua ujungnya ditempati oleh gunung api kuarter. Pada bagian barat dibatasi oleh Gunung Slamet dan di bagian timur ditutupi oleh endapan gunung api muda dari Gunung Rogojembangan, Gunung Prahu dan Gunung Ungaran.
Gunung Ungaran merupakan gunung api kuarter yang menjadi bagian paling timur dari Pegunungan Serayu Utara. Daerah Gunung Ungaran ini di sebelah utara berbatasan dengan dataran aluvial Jawa bagian utara, di bagian selatan merupakan jalur gunung api Kuarter (Sindoro, Sumbing, Telomoyo, Merbabu), sedangkan pada bagian timur berbatasan dengan Pegunungan Kendeng. Secara lebih rinci, fisiografi Pegunungan Serayu Utara dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian barat (Bumiayu), bagian tengah (Karangkobar) dan bagian timur (Ungaran). Titik tertinggi Pegunungan Serayu Utara berada di Gunung Slamet (3.428 meter dpl.) adalah sebuah gunung berapi kerucut yang terdapat di Pulau Jawa, Indonesia. Gunung Slamet terletak di antara 5 kabupaten, yaitu Kabupaten Brebes, Kabupaten Banyumas, Kabupaten Purbalingga, Kabupaten Tegal, dan Kabupaten Pemalang, Provinsi Jawa Tengah.
Sejumlah sungai besar yang berhulu di Pegunungan Serayu Utara adalah Kali Serayu, Sungai Comal, Kali Klawing, Sungai Pemali, Kali Logawa, Sungai Merawu, Kali Bodri, Sungai Sambong, Sungai Cacaban, Sungai Ketiwon, Kali Pekalongan, Kali Sengkarang, Kali Sragi, Sungai Waluh, Sungai Rambut, Sungai Kemiri, Sungai Gangsa, Sungai Pening, Sungai Kuto, Sungai Blukar, Sungai Urang, Sungai Kedungsegok, dan Sungai Blorong.