阿尔山国家森林公园内的地貌属于大兴安岭西侧火山熔岩地貌，由于火山喷发熔岩壅塞及水流切割，造成一系列有镶嵌性质的截头锥火山，例如：大峡谷、天池、马蹄形熔渣火山锥（摩天岭），熔岩湖（达尔滨湖）和熔岩盆地（兴安石塘），形成特殊的地貌景观，山脊缓和，山顶多石质裸露，坡面较为平缓，坡谷大多平坦而宽阔，属典型的中山山地地貌，以花岗岩为主，地下矿藏有石灰石、大理石分布。

大峡谷主体为火山熔岩断裂带，长20公里，平均宽度为20米，落差为25米，谷底为阿尔山国家森林公园三大水系之一——柴河的源流，平均水深0.6米。

峡谷中怪石密布，奇景众多，两岸野生生物物种种类分布较广，并且有千年以上的古树存活，整体景色绚丽壮观。