石林地区地形上归属中国地形单元的第二阶梯的云贵高原西部的云南东部喀斯特高原。石林地区的高原面起伏较为和缓，总体地势东高西低、北高南低，海拔高度在1 700m至1 950m之间，仅个别山脊、山峰海拔超过2200m。

区内广泛地分布着厚度较大的古生界碳酸盐岩，并发育了丰富、独特、多样的高原喀斯特地貌。公园范围内地貌类型主要有高原丘陵、低山、中山、洼地、盆地、石丘、石林、石芽原野、峰丛、喀斯特洞穴、河谷、湖泊、瀑布等，其中以石林地貌及其多样性的组合景观最引人瞩目：丰富多彩的变幻莫测的表面溶蚀形态、类型多样的石柱、溶峰和其组合，构成了公园最有特色的地质地貌遗迹景观，成为世界上非同寻常的一流自然美地学景观区。