神农架位于湖北省西北边陲,扬子板块北缘、秦岭-大别山造山带东段,扬子地台与中朝地台两大块体碰撞拼合的位置,山脉呈东西向延伸,总体地势西南高,东北低,河谷深切,沟壑纵横,层峦叠嶂,山势雄伟,大小山峰187座,山峰多在海拔1500米以上,其中2500m以上山峰32座,3000m以上山峰6座,最高峰神农顶海拔3106.2m,被称为“华中第一峰”,区内最低点石柱河海拔只有398米,平均海拔1800m,相对高差达2700余米。
神农架记载着16亿年以来地壳沧海桑田变迁的历史,保存有中元古代十分完整的地层——神农架群;有代表着罗迪尼亚超大陆裂解事件的辉绿岩墙;有新元古代早期冰期事件的见证——南沱冰碛岩;有分布广泛的叠层石群;由6座海拔3000米以上的高峰共同构成的“华中屋脊”,是长江和汉水在湖北境内的分水岭;有山体地貌、构造地貌、流水地貌、岩溶地貌、冰川地貌等地质景观近200处,是世界罕见的天然地质博物馆。独特的晚前寒武系地层、典型的断穹构造、第四纪冰川遗迹等,具有极高的保护价值、科学价值和国际对比意义。