成断陷岩溶盆地。中部的石炭-二叠纪碳酸盐分布区，由于地层平缓，近垂直的张裂隙发育，因喀斯特作用形成了“剑状喀斯特”（俗称石林）的地貌景观。地质构造上县境中西部为茂舍祖背斜、断层和盆地，东南部主要是北东向和北西向的两组断裂交叉构造。石林县内的地层，除奥陶系、侏罗系、白垩系之外，从震旦系到第四系均有出露，石灰岩地层分布最广，占总面积的62.9%。土壤分布则以红壤为主，占总面积的80.06%，其次为紫色土、水稻土、和黄棕壤。
水系.石林彝族自治县属珠江水系南盘江流域，主要河流有巴江、