永安桃源洞地质公园属于中亚热带，以夏长冬短，温热湿润为特色。年平均温度19.1℃。年降水量1569毫米。园区处于闽中和闽西大山带之间的NE向沙溪河谷中，其东侧为戴云山脉，西侧属武夷山脉的东南坡，地势总体走向呈NE-SW向，次级地势呈NW-SE向。二者相交处，常分布有串珠状小盆地。最大的河流为九龙溪，为闽江上游主要干流之一。
　　在大地构造上处于华夏古陆南部的永梅拗陷北部。在福建省区域构造单元划分上属于闽西南拗陷的次级单元大田——龙岩拗陷的西北部边界带。区内地层发育较为齐全，除志留系外，均有均有分布。侵入岩主要为华力西早期、燕山早期侵入岩体。园区褶皱、断裂发育。
　　岩溶地貌景观主要分布于大湖镇地区。由峰丛山地和峰林平原组成。尤其峰林平原中的石林发育，由鳞隐、洪云、寿春岩和石洞寒泉等四片组成，面积约1.65平方千米。发育于由石炭系船山组、二叠系栖霞组的石灰岩组成地区。四处石林各具特色，生态良好的鳞隐石林、红土地上的石芽式洪云石林、集林、洞、水于一体的石洞寒泉石林、石林与人文完美结合的寿春岩石林。强烈溶蚀作用塑造的奇石怪峰，留下了难以数清的景观。故被称为生态石林、人文石林和江南园林式盆景石林。其优美性为国内石林之罕见。岩溶景观主要有山景、洞景和水景。
　　丹霞地貌景观类型齐全、数量众多，分布相对集中。主要景观有岩堡、岩峰、岩柱、崖壁、线谷、巷谷、岩墙、曲流峡谷，崩塌堆积洞穴、剥蚀洞穴、瀑布、水上丹霞等。尤其是岩墙——巷谷群更是丹霞地貌中少见的。并有世界级的桃源洞一线天，荣获2002年“大世界基尼斯之最”《最狭长的一线天》。
　　上述两种地质遗迹景观的共同特点是开发历史悠久，始于宋，而盛于明清。留下了丰富的诗赋、典故和摩崖石刻，增加了丰厚的文化内涵。
　　永安市是福建省少数地层发育较齐全的县市之一。尤其是早古生代和中生代早期，地层出露齐全，成为福建省最具代表性的地层，从老至新有寒武系上统东坑口群、奥陶系下统魏坊群、中、上统罗峰溪群、上泥盆系安砂群、侏罗系上统园盘组、下渡组、侏罗系上统坂头组、白垩系下统吉山组等，成为福建省地层单位的命名地。也为全国地层划分对比提供了区域性资料。
　　其它地质遗迹多样，大型矿业遗迹、典型构造、古生物、地热温泉、碳酸矿泉等。
　　园区总体规划共划分出桃源洞、大湖两个园区，桃源洞口、百丈岩、走马岩、栟榈潭、鳞隐石林、洪云石林、寿春岩石林、石洞寒泉石林8个景区， 18个景群，153个主要景观及组合。园区面积达220平方千米。其中核心游览区面积9.33平方千米。