- 公园的地球历史
庐山地质公园核心区有古元古界星子群变质杂岩出露（火山熔岩中的结晶锆石同位素年龄为18.93亿～21.8亿年），在1.8亿年前的造山热事件中，星子群产生变质变形,构成了本区的结晶基底。形成了原始陆壳。
18亿～8.5亿年前的中新元古代，庐山地区处于大陆边缘环境。8.5亿～8亿年前本区产生了板块碰撞造山运动，且伴有花岗岩侵入与火山喷发，形成了变质褶皱基底，陆壳形成。
从6.8亿年至2.2亿年的震旦纪至三叠纪，是地台发展阶段，以陆表海沉积环境为主，沉积形成的地台盖层（Z—T2）在印支运动中产生“侏罗山式”的褶皱变形。庐山地区形成了一个倾伏背斜。
2.05亿年之后的侏罗纪，本区进入了盆岭构造发展阶段，地壳处于强烈的伸展状态条件下，形成了庐山变质核杂岩构造。晚白垩世形成了庐山断块山的雏型及古鄱阳湖断陷盆地。侏罗—白垩纪变质核杂岩构造形成的同时，伴有大规模花岗岩侵入及少量基性岩贯入。至新近纪的喜马拉雅造山运动晚期，庐山断块山才真正形成，待第四纪大冰期到来之时，庐山已是一座雄伟的断块山。
庐山地区的地质历史能代表扬子板块的地球发展历史，其陆缘海大陆地壳形成阶段、地台陆表海阶段、盆岭构造阶段，具有国际对比意义及地质学科学意义，反映了地球历史发展演化三大阶段的基本规律。
- 地层学
庐山地质公园及周边地区的地层出露较为齐全，可看作中国扬子地台的缩影。古元古代地层层序较难恢复。中元古代浅变质原岩是一套巨厚的砂板岩互层复理石、夹少许火山熔岩及钙质板岩。新元古代青白口纪下部是一套海相火山熔岩，上部是一套陆相火山岩。
元古宙地层在庐山地区出露较为齐全，其岩相建造也较有特色，是研究华南前寒武纪地质的一个重要窗口，是研究扬子板块陆壳组成的一个极其珍贵而罕见的天然地学断面，其地层学科学价值较高。
南华纪冰碛岩，是一套滨海浮冰沉积物，基质中含大量火山灰，有着国际性的对比研究意义。寒武纪地层与下伏地层呈连续过渡沉积。中生代地层与古生代地层也呈连续过渡沉积，新生代与中生代红层也呈过渡沉积，但古生物却产生了巨大变化，与区域及国际上均有对比意义。地层学的科学意义也较为突出，上述现象均支持地球演化史中的几次“灾变论”观点。
- 矿物岩石学
在古元古界星子群角闪岩相变质岩系中，有数处榴闪变粒岩团块，最小的仅0.3m，最大的约8m，主要由结晶粗大的筛孔状石榴子石及绿闪石组成，另有一些不规则状的石英颗粒。这些榴闪岩团块均呈无根孤立存在，围岩的后期韧性剪切退化变质现象较普遍。榴闪岩中的绿闪石可能由绿辉石退化变质而成，榴闪岩的原岩可能是榴辉岩。其成因、侵位方式、产状均有着较大的地质意义。
古元古代角闪岩相变质岩中夹多层斜长角闪岩，由基性斜长石及绿闪石组成。其岩石化学特征显示，属于岛弧玄武岩，但又不相同。此类基性火山熔岩的矿物岩石学特征，对认识古元古代的古构造环境有着较重要的地学意义。
新元古界青白口系下统以灰绿色变细碧岩、角斑岩、石英角斑岩、变余晶屑沉凝灰岩为主，夹浊积岩。上统在汉阳峰一带有一套厚近千米的陆相火山岩系，具磨拉石建造特色，岩石类型以玄武岩、安山岩、流纹岩、沉凝灰岩为主，有薄层底砾岩，与下伏地层呈角度不整合接触。陆相火山岩系则是碰撞造山过程中的产物。新元古代火山岩系的岩石类型较为特殊，有着岩石矿物学的重要科学意义。
- 构造学
地质公园的中心主体构造是一个变质核杂岩构造，形成于侏罗—白垩纪。内核由古元古代角闪岩相变质杂岩组成。主拆离断层上盘具多层次拆离滑脱断层及相应的滑脱褶皱及固流褶皱。此外，在浅变质地层中还有一系列褶叠层及透入性滑劈理。此类多种型式及样式的伸展构造体系较为少见，尤其是未变质砂岩中的固流褶皱群极其发育，其构造地质学特征对认识变质核杂岩伸展构造的形成演化过程，有着重要的科学价值和国际对比意义。在变质内核中心地区有大量同构造期的花岗岩侵入体。对花岗岩体与变质核杂岩成因关系的研究，是正确认识大陆板块内部伸展构造的成因和演化规律的重要途径。
- 水文地质学
庐山上有20条主要河溪，大体呈放射状排列，河流上段几乎都位于嶂谷内，河流水量较大，飞驰于巨砾间而无河漫滩。河流上段几乎都有瀑布及大量跌水。最大的瀑布高差达155m，水声远播3km之外。90％的瀑布上端常有一个裂点，下端有一个碧潭。中国第一大淡水湖——鄱阳湖总面积达5500km2，是一个典型而罕见的连河湖，湖下有主要水道河迹。鄱阳湖还是一个季节性的湖泊，水量大小变化达10倍之多。地质公园北部的长江是中国第一大江，宽达1.5km以上，由于河道的迁移，两岸留下了一系列河迹湖。
庐山地质公园内的星子温泉，已有800多年的开发史，地表水温达62℃，最大流量达2483t/d，矿化度较低（340mg/l），pH=7.8～8.6，每升热水含氟15mg，硫化氢4.25mg，氡51EM，是一个典型的硫化氢氡泉。水质可与欧洲的拜斯温泉媲美。
在国内外，一个公园内有如此丰富多彩的水体景观，特别是千姿百态的瀑布及水量丰沛的温泉较为少见，其水文地质特色，有着重大的科学意义。
- 地貌学
庐山地质公园的地貌别具特色，由断块山构造地貌、冰蚀地貌及流水地貌三位一体而构成多成因复合地貌景观。
庐山断块山较为独特，其西侧由高角度正断层构成断块山的边界断层崖，断块山的东部边界，则由垂直剪切节理面悬崖构成。
第四纪冰蚀地貌，是地质公园地貌的另一特色，此种海洋性山麓冰川的冰蚀地貌，是在左右两侧不对称型断块山的基础上形成的。断块山不断地上升，冰蚀作用不断地进行，所以庐山上的刃脊特别发育，大多呈火焰锯齿状， 岩怪石林立。刃脊间冰川U形谷与冰窖也较发育，为休闲疗养提供了天然美妙的场所。
由于庐山的岩石中普遍有两组X型垂直剪切节理，在内、外动力作用下，易形成悬崖及嶂谷。尤其是在冰后期由于地壳反弹，造成流水强烈的侵蚀，沿垂直剪切节理的崩塌作用更为强烈，使大多数U形谷内叠加了嶂谷及陡崖，再加上原有冰阶，所以庐山的瀑布特别多，又极为美丽壮观。
这种由断块山构造地貌景观、冰蚀地貌景观、流水地貌景观互相叠加而成的复合地貌景观，较为罕见，不但有着重要的地貌学科学意义，而且还有着极高的美学价值和观光旅游价值。
- 第四纪冰川地质学
庐山地质公园是中国东部第四纪中纬度中山区海洋性山麓冰川地质遗迹最典型最发育的地区。冰蚀地貌各类齐全而配套，冰斗、角峰、刃脊、U形谷、悬谷、冰窖遗迹，尚可辨认。冰川运动学证据较为充分，冰溜面、冰川擦痕、冰川条痕石、表皮构造、漂砾远扬现象较普遍。冰川堆碛地貌之侧碛垄、终碛垄较为发育。冰碛物较为典型。常见冰碛物与冰水沉积物互相混杂。
公园内的第四纪冰川地质学特征与阿尔卑斯地区的第四纪冰川地质学特征可对比性较强，但又有一定的差别。公园内第四纪冰川地质学的研究有着极其重要的科学意义和国际对比意义。尤其是对认更新世中国东部及青藏高原的古地理、古气候、古环境的演化规律极为重要。