砂质板岩。
　　西北部大面积分布三叠系地层，其岩性为长石石英砂岩、板岩、炭质千枚岩、薄层灰岩及细粉砂岩等，背斜轴部出露泥盆系地层，其岩性为炭质千枚岩、砂质千枚岩夹石英岩、碎屑灰岩等，邓生一带有少量石炭──二叠系地层分布，其岩性以炭质千枚岩、结晶灰岩夹砂岩为主。
　　第四系的松散堆积主要有河流相堆积物、泥石流堆积物及冰碛物。河流相堆积物主要分布于皮条河河谷及各支流河谷。花红树沟、龙岩沟、大魏家沟等泥石流沟沟口分布有大量泥石流堆积物。皮条河上游向阳坪一带的古冰川谷、正河上游古冰川谷内分布有古冰碛物，而现代冰川谷中发育有现代冰碛物。
　　另外，卧龙地区东北部大面积分布有澄江──晋宁期的闪长岩、花岗闪长岩。西部四姑娘山一带有燕山期花岗岩出露。

地貌特征

　　１、地势：卧龙自然保护区大的地貌单原属于四川盆地西缘山地，处于邛崃北部的东南麓，整个地势由西北向东南递减，皮条河从保护区的西南向东北将保护区分为两大块，河的西北部山大峰高、河谷深切，大部分山峰的海拔高度超过4000米。在西北部边缘沿巴朗山至四姑娘山、以及北部与理县接壤的山地，海拔高度均在5000米左右，构成了一道天然屏障。超过5000米的山峰近百座，境内最高峰－四姑娘山高达6250米，为四川省第二高峰，皮条河的东南部，地势相对平缓，除个别山峰外，海拔一般不超过4000米，东南部中河及西河流域的大部分地区海拔在2000米以下，东部的木江坪海拔最低，仅1150米。
　　２、河谷形态：受地势的影响，保护区内的河流大体由西北向东南流，河谷形态多样，主要河流：皮条河、耿达河的河谷沿挤压性断裂带发育，两岸基岩松散，易被侵蚀，河谷不断加宽，形成阔谷，并常发育有五段阶地。其部分支流如英雄沟、银厂沟等由于河流沿张性断裂垂直下切，两岸基岩陡峭、形成峡谷，在海拔3000米以上的上游谷地，沿冰川谷发育，上部形成"Ｕ"形谷，而下部受河流溶蚀切割，形成"Ｖ"形谷，组合成"︸"形得合谷。区内各主要河谷以上的山坡和山腰上，分布有四级剥蚀夷平面，其海拔高度分别为2000－2200米、2400－2500米、2800－2850米、3000－3100米，这些削蚀面虽面积不大，但地势平缓，有较厚的风化残坡积层，表层发育有黄棕色粉砂质厚土层，竹林生长茂密，形成多数大熊猫活动的核心区域。
　　３、山地形态：保护区内在海拔4000米以下的山地，属流水作用的中低山，由于受岩性的影响，山地形态多变，由结晶灰岩组成的，多形成峰林状山地；由砂质子板岩组成的，则形成典型的梳状山地；以脊呈锯齿状，远看似龙背，卧龙即因此得名。海拔4000－5000米的山地为寒冻风化作用的高山，岩基裸露，多悬崖峭壁，其下部形成碎屑坡或倒石堆，并有古冰川遗迹分布，古冰斗亦分为四级，按海拔分别为4000－4200米、4350－4450米、4500－4540米、4620－4660米。部分地区冰川退却后，冰斗积水成湖，形成现在的海子。海拔高度超过5000米的山地为终年被冰雪覆盖、现代冰川作用强烈的极高山，主峰四姑娘山及大姑娘山、二姑娘山、三姑娘山均为金字塔形角峰，巍然屹立于保护区的西北边缘。

河流水系

　　卧龙自然保护区的水系呈相对独立状态，各主要河流及其支流均发源于保护区内，呈树叉状分支，并自西向东流出保护区，河流量及水质完全取决于区内的自然条件和人为活动影响。皮条河发源于巴朗山东麓，自西南向东北从保护区的中心地带穿过，全第约60公里，近河位于保护区的北训，发源于四姑娘山东坡，全长约45公里，至磨子沟口与皮条河汇合，称耿达河（又叫渔子溪）。经耿达于映秀注入岷江，全长约34公里，区内长22公里。中河位于保护区东南部，发源于齐头岩和牛头山，全长约30公里。西河位于保护区南部，发源于马鞍山，全长约37公里，至三江口与中河汇合后，称郡江（又叫寿溪河），于漩口注入岷江。本区内河水主要靠降水、森林蓄水和冰雪融水补给。四季长流，终年不断。

气候类型

　　卧龙自然保护区属青藏高原气候区的东缘，由于本身的地理位置和地形的影响，形成了典型的亚热带内陆山地气候，西风急流南支和东南季风控制了区内的主要天气过程，冬半年（11月至翌年4月）在干冷的西风急流南支影响下，天气多晴朗干燥，在冷气流的进退过程中，也常形成降雪或雨，夏半年湿润的东南季风顺河而上，遇到高山冷气流而形成丰富的迎坡降水，因而温暖湿润。随着海拔的增高，从山谷到山顶形成了亚热带（2000米以下）温带（2000－2600米）寒温带（2600－3600米）寒带（3600－4400米）高寒带（4400－5000米）极高山寒冻冰雪带（5000米以上）等不同的气候垂直带谱。"一山有四季，十里不同天"这句话充分反映了卧龙的气候特征：保护区管理局沙湾气象站（海拔1920米）的观测资料显示出，该地区的年均相对湿度为80.3％，冬半年（11月至翌年4月）为75.5％，夏半年（5至10月）为84.8％，无霜期180－200天，年均气温8.5±0.5℃，7月平均温17.1±0.8℃，1月平均温-0.9±2℃，年日照数950±100小时，年降水量890±100mm。

土壤类型

　　卧龙自然保护区的土壤发育条件多变，受气候与植被的垂直变化影响，从河谷到山顶，形成了从亚热带到冰缘环境的各种土壤类型。
　　１、山地黄壤：发育在亚热带常绿阔叶林下，分布海拔1150－1600米，成土母质为砂岩、石英砂岩，有机质含量15－20％，PH为5.8－6.5，阳离子交换以Ca、Mg为主，交换量为40－50毫克当量／100克土，土壤表层枯枝落叶厚3－6厘米。
　　２、山地黄棕壤：发育在常绿落叶阔叶混交林下，分布海拔1600－2000米，成土母质为沙岩、千枚岩、石英沙岩，有机质含量10％，PH为5.8－6.5，阳离子交换以Ca、Mg为主，交换量为20－50毫克当量／100克土，土壤表层枯枝落叶厚10厘米。
　　３、山地棕壤：发育在次生阔叶林及针阔混交林下，分布海拔1900－2300米，成土母质为砂板岩、千枚岩、石英砂碉，有机质含量2－8％，PH为6－6.5，阳离子交换以Ca、Mg、Na为主，交换量为20－40毫克当量／100克土，枯枝落叶层厚10－15厘米。
　　４、山地暗棕壤：发育在针阔叶林及针阔混交林下，分布海拔2100－2600米，成土母质为千枚岩、砂岩、板岩，土壤有机质含量5－15％，PH为 5.2－5.7，阳离子交换以Ca、Mg、Na、Pb为主，交换量为15－20毫克当量／100克土，表面枯枝落叶层厚达20厘米。
　　５、山地棕色暗针叶林土：发育在针叶林下，分布海拔2600－3600米，成土母质为砂岩、板岩、千枚岩，有机质含量为8－24％，PH为4－6.0，阳离子交换以Ca、Mg、Na、Pb为主，交换量为10－40毫克当量／100克土，表面枯枝落叶层厚达25厘米左右。
　　６、五高山草甸土：发育在耐寒灌丛及高山草甸植被带下，分布海拔3600－3900米，成土母质为砂岩、千枚岩、石英砂岩，有机质含量18％左右，PH为5.7-6.1，阳离子交换以Ca、Mg、Na为主，交换量为32毫克当量／100克土，土壤中石砾含量70％左右。
　　７、高山草甸土：发育在高山草甸植被带下，分布海拔3900－4400米，成土母质为砂岩、千枚岩、石英砂岩，土壤有机质含量19％左右，PH为5.8－6.3，阳离子交换以Ca、Mg、Na为主，交换量为10－39毫克当量／100克土，土壤中石砾含量达70％以上。
　　８、高山寒漠土：发育在高山流石滩稀疏植被带下，分布海拔4400－5000米，成土母质为砂岩、千枚岩、石英砂岩，土壤有机质含量1－3％，PH为6.8－7.0，阳离子交换以K、Ca为主，土壤中石砾含量达80％以上。

植物资源