武陵源风景名胜区的特点为：一、张家界地貌，二、石英砂岩，三、构造溶蚀地貌，四、剥蚀构造地貌，五、河谷地貌，六、地质遗迹景观。
一、张家界地貌
张家界地貌是砂岩地貌的一种独特类型，它是由石英砂岩为成景母岩，以流水侵蚀、重力崩塌、风化等作用力形成的以棱角平直的、高大石柱林为主的地貌景观。它是“在中国华南板块大地构造背景和亚热带湿润区内，由产状近水平的中、上泥盆统石英砂岩为成景母岩，以流水侵蚀、重力崩塌、风化等营力形成的，以棱角平直的高大石柱林为主，以及深切嶂谷、石墙、天生桥、方山、平台等造型地貌为代表的地貌景观”。
二、石英砂岩
在区域新构造运动的间歇抬升、倾斜，流水侵蚀切割、重力作用、物理风化作用、生物化学及根劈等多种外营力的作用下，山体则按复杂的自然演化过程形成峰林，显示出高峻、顶平、壁陡等特点。
三、构造溶蚀地貌
武陵源构造溶蚀地貌，主要出露于二叠系、三叠系碳酸盐分布地区，面积达30.6平方千米，可划分为五亚类，堪称为“湘西型”岩溶景观的典型代表。主要形态有溶纹、溶痕、溶斗、溶沟、石芽、石林、穿洞、洼地、落水洞、竖井、天窗、伏流、地下河、岩溶泉、溶窝、溶槽、石膜、埋藏石芽、漏斗等。溶洞主要集中于索溪峪河谷北侧及天子山东南缘，总数达数十个。以黄龙洞最为典型，被称为“洞穴学研究的宝库”，在洞穴学上具有游览和探险方面特殊的价值。
四、剥蚀构造地貌
剥蚀构造地貌分布于志留系碎屑地区，见及三亚类：碎屑岩中山单面山地貌，分布于石英砂岩峰林景观外围的马颈界至白虎堂和朝天观至大尖一带；鲤鱼脊Ⅴ谷中山地貌，分布于湖坪、石家峪、黄家坪等地；碎屑岩低山地貌，分布于中山外缘，山坡较缓，河谷呈开阔的Ⅴ型。
五、河谷地貌
河谷地貌类型可分为山前冲洪扇、阶地和高漫滩。前者分布于沙坪村，发育于插旗峪—施家峪峪口一带；索溪两岸发育两级阶地，二级为基座阶地，高出河面3～10米；军地坪—喻家嘴一线高漫滩发育，面积达4～5平方千米。
六、地质遗迹景观
武陵源风景名胜区回音壁上泥盆系地层中砂纹和跳鱼潭边岩画上的波痕，是不可多得的地质遗迹，不仅可供参观，而且是研究古环境和海陆变迁的证据。分布在天子山二叠系地层中的珊瑚化石，形如龟背花纹，故称“龟纹石”。
