神农架16亿年独特的地质发展史，经历了多期大地构造运动，形成了极为特殊的高山构造地形地貌。最高峰神农顶海拔3106.2米，号称“华中第一峰”，神农顶、大神农架等6座3000米以上的山峰构成了长江和汉水在湖北省境内的分水岭，是举世闻名的“华中屋脊”。中元古代十分完整的地层层序——神农架群，是极为珍贵的地质遗产；辉绿岩墙为地质史上罗迪尼亚超大陆裂解事件提供了重要证据；新元古代的南沱冰碛岩是早期全球性冰期事件的遗迹；分布范围、产出规模、完美程度均可和中国最著名的叠层石产地蓟县相媲美的叠层石群，是研究早期生物演化及沉积环境的重要证据；陡山沱组盖帽白云岩、第四纪冰川地貌、大九湖湿地剖面等地质景观和地质现象对揭示古气候、古地理及地质演化具有极为重要的意义。公园雄伟壮观的山体地貌、构造地貌、流水地貌、岩溶地貌等地质景观近200处，构成了一座天然地质博物馆。2013年9月9日，神农架被认证为世界地质公园。
