Geomorfologisk er Thüringer Wald en horst mellom to nordvest-sørøstgående forkastninger. Berggrunnen er for det meste eldre, porfyriske lavabergarter. Langs forkastningssonene er berggrunnen oppsprukket og lettforvitrelig, og med rikelig, orografisk forsterka nedbør og temperaturer under frysepunktet i deler av året er det på grunn av frostforvitring danna forholdsvis steile skråninger mot det lavere landet mot nord og sør. Thüringer Wald har derfor et mer utprega relieff enn de fleste Mittelgebirge i Tyskland, og ble i eldre tid – før mer nøyaktige høgdemålinger ble mulig på 1700-tallet – regna for et av de høgeste fjellpartiene i Tyskland. I romantikken ble Thüringer Wald sammen med Harz et symbol på det ville og uberørte landskapet, og det var på Gickelhahn (861 moh.) at Goethe skrev sitt kjente dikt «Über allen Gipfeln ist Ruh».