路段是属关刀山砂岩，其余路段大多是属南庄层。当公路向西行经公田断层与触口断层之间，该路段的地质分布卓兰层、南港层（和社层）、锦水页岩、十六份页岩与大窝砂岩等地层，并且有数条向斜线、背斜线及断层交织通过，此外在阿里山公路仁爱桥附近有大窝砂岩出露。向西驶离触口断层之后，阿里山公路的地质受到八掌溪影响，分布沖积层、台地堆积层等地层，只有在台地会分布头嵙山层，向西通过五虎寮桥之后，全属于沖积层的产物。
灾害.阿里山公路经历921大地震后，据统计发现，公路坡向以北、西、南三面，当坡度逾55%