庐山地质公园内的前寒武纪变质岩系，主要分布在庐山南半部。庐山的北半部山体主要由南华纪砂岩构成。震旦纪及早古生代浅海相碎屑岩及灰岩，主要分布在庐山东、西、北山麓地带。晚古生代灰岩仅在边缘地带有零星分布。

新元古代花岗片麻岩及中生代花岗岩仅在地质公园核心部位有出露。中生代基性岩墙群位于地质公园西南端。

地质公园的主要构造是庐山变质核杂岩构造，变质核由古元古代中深变质岩构成。变质内核边部的低角度深层次主拆离断层已变形成背形，呈椭圆形展布。主拆离断层上盘由中新元古代浅变质岩系及古生代沉积岩构成。其中有一系列滑脱断层及相关的滑脱褶皱，局部固流褶皱较发育。在变质核杂岩构造的基础上，于晚白垩世至新近纪，形成了庐山断块山。即庐山的外观是一个断块山构造，内涵是一个变质核杂岩构造。

地质公园的地貌景观较为特殊，具多成因复合地貌景观特色，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。