九寨沟自然保护区地势南高北低，山谷深切，高差悬殊，区北缘九寨沟口海拔仅2000米，中部峰岭均在4000米以上，南缘达4500米以上，主沟长30多公里。
峰顶和两侧山峰基本终年积雪。九寨沟地处青藏高原向四川盆地过渡地带，地质背景复杂，碳酸盐分布广泛，褶皱断裂发育，新构造运动强烈，地壳抬升幅度大，多种营力交错复合，造就了多种多样的地貌，发育了大规模喀斯特作用的钙华沉积，以植物喀斯特钙华沉积为主导，形成九寨沟艳丽典雅的群湖，奔泻湍急的溪流，飞珠溅玉的瀑群，古穆幽深的林莽，连绵起伏的雪峰。
九寨沟属于四川盆地向青藏高原过渡的边缘地带，属松潘、甘孜地槽区，恰好是我国第二级地貌阶梯的坎前部分，在地貌形态变化最大的裂点线上。地势南高北低，有高山、峡谷、湖泊、瀑布、溪流、山间平原等多种形态。
九寨沟地貌属高山狭谷类型，山峰的海拔高度大多在3500米至4500米之间，最高峰嘎尔纳峰海拔4764米，最低点羊峒海拔2000米。整个区内沟壑纵横，重峦叠嶂。
翠湖、叠瀑的形成，是由于地壳变化、冰川运动、岩溶地貌和钙华加积等多种因素造就的。
在距今4亿年前的古生代，九寨沟还是一片汪洋，由于喜马拉雅造山运动的影响，使地壳发生了急剧的变化，山体在快速的不均衡隆起的过程中，经冰川和流水的侵蚀，形成了角峰突起、谷深岭高的地貌形态。
另外，由于地震等因素引起的岩壁崩塌滑落，泥石流堆积，石灰溶蚀和钙华加积等多种地质作用，导致了沟谷群湖的产生，叠瀑越堤飞出。因此，九寨沟景观的雏形早在两三百万年以前就已经形成。
九寨沟的喀斯特地貌是造就悬壁、形成瀑布的先决条件。在台式断裂的抬升面上，堆积了泥石流等堆积物，后经喀斯特作用，钙华加积，增加了瀑布高度，形成了今天壮观的诺日朗瀑布。
30多米高的悬崖上，湍急的流水陡然跌落，气势雄伟。较发达的冰川地貌和岩溶地貌为九寨沟的风光奠定了地形地貌的基础。
九寨沟的山水形成于第四纪古冰川时期。后来，高山上发育了冰川，山谷冰川又伸展到了海拔2800米的谷底，留下了多道终碛、侧碛，形成堤埂，阻塞流水而形成了堰塞湖。长海就是形成的堰塞湖。
至今，这里仍保存着第四纪古冰川的遗迹，冰斗、冰谷十分典型，悬谷、槽谷独具风韵。
