武陵源在云贵低洼区东北角东缘，处于云贵高原向洞庭湖盆地倾斜的斜坡上。境内相对高差近l000m。整个景区在苦竹坪背斜轴和三官寺向斜西南端的转折部位，是一对共翼的背向斜（背斜的两翼即背斜的北翼）。石英砂岩基本在背斜部位。由于该背斜翼倾角小，岩层保持缓倾斜状态，甚至近于水平。地质构造的另一特点是地壳运动产生褶皱的同时，挤压力使砂岩产生垂直的断层、节理，并特别发育，主要有两组，一组是北北东（30°），一组是北北西（310°～330°），还有少量东西向的节理和断裂。两组断裂和节理相互交叉，形成“×”状节理或“网目”状节理，后来在水蚀、风化等作用下，又打开缺口，出现断裂，有的断裂长约10km以上，延至景区外。如天子山断裂、百丈峡断裂等。琵琶溪、畲刀沟、鸳鸯溪、十里画廊等优美岩石景观都是在断裂的基础上形成的。在节理裂隙稠密的区段，节理之间仅相距5～20m，风化剥蚀后形成密集的砂岩峰林；节理裂隙稀疏的地方，风化剥蚀后形成方山或墙垣，如黄石寨等景区，在特殊情况下则形成天生桥、石门等奇景。
