黔灵山的地带性土壤为黄壤。由于受到地质构造和岩性的影响，形成不同的地貌类型，约为北东－南西向的岭谷相间所控制，由背斜所组成的山岭，坡度大，地形陡峻，则土壤冲刷严重，土壤较薄。在山岭之间的谷地、如东面的麒麟谷、西面的二桥谷、由于地势低平，岩性软、土层均较厚。地形变化不仅影响土层厚度，还制约了土壤类型的分异。
黔灵山公园园区山岭沟壑众多，坡向齐备，具备各类型植物生长的立地条件，由于历史原因，原始亚热带湿润性常绿阔叶林群落已基本无存。现存植被以常绿阔叶林被破坏后自然更新的次生植物为主。植物已知共计128科350属476种，其种数约占全省植物的8.17%，（其中蕨类植物占10.12%，裸子植物占26.56%，被子植物占8.06%），在面积不大的区域里含有如此多的植物，可见其植物种类的丰富。其中珍稀植物有：半枫荷、岩生红豆树。
黔灵山地区由于岩石组合多样、构造复杂，地下水的分布情况也较复杂。公园内有较多的地下水出露地表形成井泉，形成大罗溪、七星潭谷地以及动物园谷地中溪水；泉眼众多水质良好，主要有圣泉、檀泉、白象泉、冷翠泉、大罗泉等。黔灵湖为人工水库，蓄水面积约22公顷,形成园内开阔的水面。圣泉是黔灵山风景游览不可分的一部分，史籍及各种笔记都以黔灵山为中心，记述圣泉为：黔灵“山后五里有泉，名圣泉”，黔灵八景也包括圣泉“圣泉百盈”。圣泉附近有其他泉眼出现。
上象王岭登瞰筑亭，一览筑城风貌。公园各处鸟类繁多，猴群时现。猕猴主要活动于七星潭喂猴场及弘福寺周围。鸟类大部分为树栖鸟及少量涉水鸟，分布在山谷、黔灵湖及其上游的湿地。“四围竹林甚茂，松杉滴翠，桂子流香”。“树出石隙，浓荫障天，人行其间，巾履皆碧，清风忽来，幽籁徐起，山鸟上下，引吭作百种声”。