黔灵山地区由于地质构造复杂，在不大的范围内出露较多的地层，包括二叠系下统茅口组；上统吴家坪组、长兴组，三叠系下统大冶组、安顺组，中统贵阳组及上统三桥组、二桥组和侏罗系中下统自流井群。
1944年4月，经我国著名地质学家李四光考察，黔灵山弘福寺寺址属于第四纪冰川遗迹“冰窑”。
在地貌上黔灵山一带为浅切割的低山丘陵，地貌变化主要受地质构造和岩性的影响，形成若干种地貌类型，成为其它自然地理成分及整修自然景观发育的基本骨架。本区岩石包括碳酸盐岩和非碳酸盐岩两大类。地貌类型按照成因的不同，分为岩溶地貌和常态侵蚀地貌两类。 黔灵山的地带性土壤为黄壤。由于受到地质构造和岩性的影响，形成不同的地貌类型，约为北东－南西向的岭谷相间所控制，由背斜所组成的山岭，坡度大，地形陡峻，则土壤冲刷严重，土壤较薄。在山岭之间的谷地、如东面的麒麟谷、西面的二桥谷、由于地势低平，岩性软、土层均较厚。地形变化不仅影响土层厚度，还制约了土壤类型的分异。
黔灵公园园区山岭沟壑众多，坡向齐备，具备各类型植物生长的立地条件，由于历史原因，原始亚热带湿润性常绿阔叶林群落已基本无存。现状植被以常绿阔叶林被破坏后自然更新的次生植物为主。植物已知共计128科350属476种，其种数约占全省植物的8.17%，（其中蕨类植物占10.12%，裸子植物占26.56%，被子植物占8.06%），在面积不大的区域里含有如此多的植物，可见其植物种类的丰富。其中珍稀植物有：半枫荷、岩生红豆树。
