Mārcienas pagasta Rierumu daļa atrodas Vidzemes augstienes Vestienas paugurainē, Austrumu daļa – Austrumlatvijas zemienes Aronas paraugklīdzenumā. Rietumu daļā (Vestienes pauguraines ārējā zonā) virsas absolūtais augstumsie 130–180 m virs jūras līmeņa (augstākais paugurs atrodas pie Subras un ir 177 m virs jūras līmeņa). Pagasta Austrumu daļu Ziemeļu–Dienvidu virzienā šķērso Madonas–Trepes valnis, kurā pie robežas ar Lazdonas pagastu atrodas Valgacu kalns (163,9 m virs jūras līmeņa). Pagasta centrālajai daļai cauri tek Aiviekstes pieteka Svētupe ar Niedrušku. Austrumu daļā daudz mazu upīšu un grāvju; pagasts bagāts ar ezeriem un mežiem.