石林地质公园地处云南高原之滇东岩溶南部，往西为滇中红色高原，往东、往南过南盘江进入滇东南峰丛洼地岩溶区。在中国三大阶梯地势中，石林处于第二阶梯面上。此处高原起伏和缓，切割轻微，海拔在1700至1950米之间，个别山脉、山峰海拔超过2200米。大石林区海拔约在1750米；乃古石林区海拔在1820米左右。境内地势东北高西南低，东高西低。县境山脉有圭山山脉、九蟠山、打羊山脉、大佛山。石林地质公园主体位于九蟠山（又称东山）和大佛山（又称西山）之间的岩溶区。九蟠山是区内重要的地质地貌分界线。北起北大村天生关，沿巴江盆地东缘，向南延伸至弥勒县西北部，大致呈北北东—南南西延伸，长约60余公里，因地势婉蜒似龙、九起九伏而得名九蟠山。又因与盆地西南俗称西山的大佛山对峙亦称东山。九蟠山主峰文笔山海拔2203米。九蟠山东北方向为对石林地质公园地质演化有重要影响的牛首山。石林地质公园东南部为圭山山脉，其主峰老圭山海拔2601米，是境内最高点。石林地质公园西部为北北东—南南西延伸的大佛山山脉，山脉长达60余千米，北起南盘江畔的尖山（石林分布点），南至竹山，上段为山神庙峰（巴江源头区），中段为大山坡，下段为竹山。
境内地貌类型主要有高原丘陵、低山、洼地、盆地、石丘、石林和石牙原野、峰丛和溶洞、湖泊、河谷。按山地、丘陵、和坝区（盆地和洼地）、河谷划分，其结构比是：山地69%，丘陵15.2%，坝区14.7%，河谷1.1%。不林、石牙主要出露在盆地、洼地、河谷附近和高原面上。
石林地质公园水体可分为地表水侥和地下水。境内属珠江上游的南盘江流域，主要河流有南盘江、巴江、普拉河、大可河等。石林地质公园的边缘河流。是巴江，大可河为其下游支流。南盘江、普拉河是石林公园边缘河流。石林地质公园还有长湖、月湖、。圆湖等80多个天然湖泊；有黑龙潭、白龙潭、疯龙潭等在龙潭、泉点50多个，已探明的地下暗河九条；团结水库、黑龙潭水库等大小水库80多座，其他坝塘近百个。