由张家界国家森林公园和国家地质公园、索溪峪、天子山、杨家界四部分组成 武陵源独特的石英砂岩峰林在国内外均属罕见，素有“奇峰三千”之称。
在217.2平方公里的核心景区中，有石英砂岩山峰3103座，峰体分布在海拔500-1100米，高度由几十米至400米不等。
峰林造型若人、若神、若仙、若禽、若兽、若物，变化万千，这些突兀的岩壁峰石，连绵万顷。
每当雨过天晴或阴雨连绵天气，山谷中生出的云雾缭绕在层峦叠嶂之间，云海时浓时淡，石峰若隐若现，景象变幻万千。
武陵源水绕山转，素有“秀水八百”之称。
众多的瀑、泉、溪、潭、湖各呈其妙。
金鞭溪是一条十余公里长的溪流，从张家界沿溪一直可以走到索溪峪，两岸峰林对峙，倒映溪间，别具风味。
武陵源的溶洞数量多、规模大，极富特色。
现已探明的大小溶洞40余个，其中最为著名的是黄龙洞，全长7.5公里，洞内分为四层，景观奇异，是东南亚岩溶景观的缩影。
武陵源有珍奇的地质遗迹景观。
包容了砂岩峰林、方山台原、天桥石门、岩溶峡谷、岩溶洞穴、沉积构造、地层剖面、古生物化石等丰富多彩的地质遗迹。
其千姿百态，变幻莫测的地貌景观，包存几乎没被扰动的原始自然状态的生态环境与生态系统。
因此从科学的角度和美学的角度评价，张家界砂岩峰林地貌与石林地貌、丹霞地貌以及美国的丹佛地貌相比，其景观、特色更胜一筹，是世界上极其特殊的、珍贵的地质遗迹景观。
武陵源有十分丰富植物资源。
境内森林覆盖率已达74.75%，并保存着两处原始次森林，为我国重要的古老孑遗生物的生长地区。
境内有高等植物3000余种，首批列入国家重点保护的珍稀濒危种子植物有珙桐等35种。
在众多的植物中，武陵松分布最广，数量最多，形态最奇，有“武陵源里三千峰，峰有十万八千松”之美誉。
武陵源有宝贵的野生珍稀动物。
经调查，境内陆生脊椎动物共有50科116种，其中包括《国家重点保护动物名单》中的一级保护动物3种，二级保护动物10种。
武陵源动物世界中，较多的是猕猴，据初步观察统计为300只以上。
当地人叫做“娃娃鱼”的大鲵，则遍布于溪沟、泉眼和深潭之中。
武陵源有多姿多彩的气象景观。
武陵源的春、夏、秋、冬，阴、晴、朝、暮，气象万千。
云雾是武陵源最多见的气象奇观，有云雾、云海、云涛、云瀑和云彩五种形态。
雨后初霁，先是膘胧大雾，继而化为白云，缥缈沉浮，群峰在无边无际的云海中时隐时现，如蓬莱仙岛、玉宇琼楼，置身其间，飘飘欲仙，有时云海涨过峰顶，然后以铺天盖地之势，飞滚直泻，化为云瀑，蔚为壮观。
