Der bekannteste Berg des Hegaus ist der Hohentwiel (686 m ü.NN), der sich 250 m über das Tal der Hegauer Aach erhebt. Als mächtiger Klotz prägt er die Beckenlandschaft, die zahlreiche weitere Berge versammelt; so kommt der Flurname "Hegau" von "Höhen".
Die Erhebungen des Hegaus sind Vulkanschlote. Der Hohentwiel ist der Rest einer sogenannten Stoßkuppe, die sich bildet, wenn Magmamassen aus dem Erdinneren empordrängen, nicht zum Ausbruch kommen und dann erkalten. Gebildet hat sich der Hohentwiel aus Phonolith, einem durch die hohe Temperatur und den großen Druck des Magmas sehr harten Gestein. Während der Eiszeiten hielten die harten Schlotkuppen den nach Südwesten fließenden Gletscherströmen stand, weicheres Gestein und Erde wurde weggewaschen.
Der Hohentwiel ist ein bedeutendes Naturdenkmal, sein Stufenaufbau (Feld, Weide, Strauchheide, Wald, Fels) ist Lebensraum für eine vielfältige und seltene Flora und Fauna. Botaniker schätzen die Pflanzen, die mit ihrer mannigfaltigen Herkunft - aus den Alpen (Rosa alpina), dem Mittelmeerraum (Moscuskraut), dem Gebiet um das Schwarze Meer (Bergsteinkraut), dem atlantisch-kontinentalen Raum (gelber geflügelter Ginster) - eine einzigartige Vielfalt bieten.
Auch für Zoologen bietet der Hohentwiel ein reiches Interessenfeld: Libellen, Schmetterlinge, Käfer, Schnecken und Eidechsen haben ihren Lebensraum am Berg.
Seit 1941 ist er Mittelpunkt eines Naturschutzgebiets, ein Umstand, der im Lauf des 20. Jahrhunderts zunehmend zu Konflikten mit der touristischen Nutzung des attraktiven Kulturdenkmals führte, inzwischen in ökologisch verträglichere Bahnen gelenkt wird.