天柱山属大别山东延的一个组成部分.山体主要由万山(地质界惯用的天柱山的俗称)岩体组成,位于岳西、潜山两县接壤地界一带。近年来科学家对天柱山地质研究又取得了一项重大成果——天柱山发现了我国独有、全球暴露最深的高压——超高地质变质带。大面积的花岗岩和丰富的片麻岩、榴辉岩使得天柱山一举成为全球研究大陆动力学的最佳地区之一。2005年8月15日，天柱山以其奇特的地质地貌，高分通过国家国土资源部 “国家地质公园” 的评审。
高压——超高压变质带是由于地壳在运动过程中，地幔中的岩浆在构造运动和超压流体的共同作用下，以脉流的形式被挤压上升，从而形成一条坚硬的带状岩石群，其显著特征是岩石中含有大量黄褐色的榴辉岩，它一般存在于万米以下的地幔之中。而天柱山的高压——超高压变质带却因为1.28亿年前的燕山运动被抬升到了地表。这条罕见且保存完整的变质带被科学界称为一大奇观，它的发现对研究大陆动力学具有深远意义。
此外,天柱山花岗岩在漫长的地质和自然风化作用下逐渐演变成“峰雄、石奇、崖险、岭秀、洞幽”的奇特地貌。天柱峰、飞来石、千丈崖、神秘谷等皆为景区内的知名景点。而天柱山丰富的水资源也使得这里的水文地质遗迹多姿多彩。炼丹湖、九井瀑布、潜河等景点秀丽壮观。