La commune de Montembœuf se trouve sur une crête secondaire qui descend vers le nord du Massif de l’Arbre, premier mont du Massif central en venant de l’océan. L’altitude y est relativement élevée car on dépasse couramment les 250 m d’altitude.
Les points culminants de la commune se situent donc au sud sur la crête principale, en limite avec la commune du Lindois. La Belle Étoile est à 324 m d’altitude, mais le point culminant de 342 m se trouve sur la limite sud-ouest en direction de l’Arbre.