天目山地层主要是侏罗系中统黄尖组，是一套灰—深灰─紫灰色陆相火山岩，约占90%，地层厚度2830~2910米。地层划分属西天目山—黄天坪火山活动亚带。沉积岩只分布于天目山南部和西南部边缘。

天目山岩石种类有流纹岩、流纹斑岩、熔结凝灰岩、晶屑熔结凝灰岩、沉凝灰岩等。按岩石成因类型、结构构造、矿物成分，分两大类：一类是熔岩，另一类为火山碎屑岩。化学成分以酸性—中酸性为主，以爆溢和爆发成因的火山碎屑岩为主，尤以晶屑玻屑熔结凝灰岩最为发育。形成时代为燕山运动早期。

从区域构造看，褶皱受基底构造控制，褶皱轴向大体呈北东和北西向，倾向北西，局部南东，倾角一般较平缓，在25°~35°。但与火山岩接触带或断裂带产状变化较大，个别地段倾角在45°—60°。局部地区产状混乱，不易辨认。

区内主要断裂有两条：一条自后山门至大觉寺（F1）断裂，另一条自仙人亭向南西延伸至禅源寺、乌子岭（F2）断裂。

F1断裂以北东55度方向伸展，东北方向到西坑后，断层形迹不明显。F2断裂以北东45度方向延伸。东北方向两条断裂均切割了寒武、奥陶系地层。F2断层总长30余千米，保护区内长3.2千米，挤压破碎带宽15米左右，断裂带内压碎矿物呈透镜状，部分棱角状。该断裂为正断层，断面总体倾向南东，倾角45度以上至直立，在少数地段可见断面倾向北西现象。由于断裂作用，使下部寒武纪地层沿断裂带断续出露。断裂带内沿走向局部有石英脉、花岗斑岩脉充填。

另有禅源寺至后山门（F3）、坞口至大觉寺（F4）、西坞至平天岭（F5）等一些小断裂。F4和F5断裂中有岩脉贯入。小断裂走向为北西或北西一西，有的近东西向，是受北东向主断裂影响所产生，都呈张性断裂。

天目山地形变化复杂，地表结构以中山—深谷、丘陵—宽谷及小型山间盆地为特色。海拔1000米以上山峰较多，河谷深切700—1000米，起伏跌宕，峭壁突生，怪石林立，峡谷众多。开山老殿背后有一凹地，坐北朝南，呈半圆形旷坡，其底部海拔约1100米，宽约500米，较为平坦。凹地表层为棕黄色沙质黏土，结构松散，厚约1米；下层为棕红或红色黏质沙土，胶结紧密，有少量网状条纹及巨块岩石，未见基岩。山势自西南向东北逐渐降低。南北两侧山麓丘陵坡度和缓，宽谷与山间小盆地错列其间。禅源寺一带平坦开阔，呈一盆地。盆地内松散堆积物是流纹斑岩、熔结凝灰岩类，最大岩石直径10米以上；盆地四周除开山老殿主谷外，东侧有两条短小直谷：一条后山门至天目山庄，另一条朱陀岭南麓山脚至浮玉山庄。其底平直，盆地出口紧接宽谷，向南至白鹤溪。

天目山地处中国东南沿海丘陵山区北缘，北亚热带南缘，属北亚热带气候，具有丘陵向平原、中亚热带向北亚热带过渡的气候特征。受海洋暖湿气流影响，季风强盛，四季分明，气候温和，雨量丰沛，光照适宜，又具有复杂多变的森林生态气候。

据1956—1996年气象观察，天目山仙人顶年平均气温8.9℃，其中，年均最高在1994年，9.8℃；最低在1976年，8.1℃；极端最高气温30.6℃（1966年、1978年、1988年），极端最低气温-20.6℃（1958年）。受地形变化和海拔高低影响，气温山麓与山顶差异较大。年平均气温随高度呈线性变化，海拔每升高100米，平均气温递减0.48℃。据1987—1995年气象观测，禅源寺历年平均气温14.5℃，极端最高气温38.2℃（1988年7月18日），极端最低气温-20℃（1991年12月29日）。

受地形、气候等因素影响，天目山为多雨地区，6月至7月上旬为梅季暴雨，7月中旬至9月为台风暴雨。区域内雨量丰沛，常年雨量1200~2000毫米。据1971—1996年气象观察，仙人顶年均降水量1726.0毫米，其中6月、7月、8月分别为297.7毫米、220.5毫米、218.1毫米。地域差异明显，年雨量最多的地区在市岭、新茅蓬一带，约1900毫米，为杭州市北部的台风暴雨中心。年雨量分布主要取决于地形。纬向地带性规律被破坏，出现“三高”“三低”分布特征。3片高值区循天目山脉自西南向东北伸展，有桃花村一双石、天目山—东坑—市岭和莫干山一姜湾，其中前两片年雨量1600—1900毫米。3片低值区分布在山体以东的临安（包括河谷平原）—富阳—德清，山体以北的安吉盆地和山体东北的湖州西部平原一带，其中临安—富阳—德清片年雨量在1250—1400毫米。

天目山是长江和钱塘江部分支流的发源地和水系的分水岭，西天目山南坡诸水经天目溪，合昌化溪之水经桐庐汇于钱塘江，属钱塘江水系；东天目山诸水经南苕溪、东苕溪汇入太湖，属长江（太湖）水系。

天目山森林土壤在温凉湿润水热条件下，经历中等强度脱硅富铝化过程，形成2：1型及三水铝石为主的黏粒矿物。残留于局部地区深度风化的古红土母质，在后续自然条件（气候、植被等）下进行着黑土化、次生黄化或棕黄化过程。有机质在森林植被和水热条件共同影响下，发生中等速度积累和转化，形成以活性腐殖酸为主的土壤腐殖质，决定了天目山分布着各种性状较好的森林土壤。

西天目山拥有典型的中亚热带森林生态系统，森林植被茂盛。其植被分为山麓常绿阔叶林带（海拔870米以下），低山常绿落叶阔叶混交林带（海拔870—1100米）、中山落叶阔叶林带（海拔1100~1380米）、山顶部灌丛矮林带（海拔1380米以上）4个垂直自然带。由于自然和人为影响，海拔700米以下分布着马尾松针叶林或针阔叶混交林，700米以上分布有黄山松针叶林或针阔叶混交林，在海拔350—1100米的沟谷各分布有柳杉针阔叶混交林。1992年，参加上海第35届国际植被会议的外国专家考察天目山时，赞赏天目山柳杉林为世界典型植被。

东天目山海拔600—800米以常绿阔叶林为主，海拔800~1200米以常绿阔叶林和落叶阔叶林为主，海拔1200米以上以落叶阔叶林和落叶矮林为主。

根据《天目山植物志》记载：天目山有维管束植物190科899属2066种（包括常见栽培植物，种下等级按种级计算，分别占浙江省该科的81.5%，该属的61.7%，该种的42.3%；占全国该科的63.1%，该属的26.4%，该种的6.6%）。其中，蕨类植物35科72属184种（分别占全省科、属、种的71.4%、62.1%，33.9%），裸子植物8科31属54种（分别占全省科、属﹑种的88.9%、91.2%、91.5%），被子植物中双子叶植物125科620属1480种（分别占全省科、属、种的83.9%、62.4%、45.5%），单子叶植物22科176属348种（分别占全省科、属、种的84.6%、55.5%、34.2%）。

天目山动物资源丰富﹐据2010年调查统计，已知野生动物5018种。天目山还被誉为世界级的动物模式标本产地，采自天目山的动物模式标本有753种（其中昆虫模式标本747种），以“天目”命名的动物有135种（其中昆虫129种）。

天目山动物地理区划，属东洋界中印亚界华中区东部丘陵平原亚区偏北部。已知哺乳类动物75种，属东洋界56种，占种数的74.67%；北古界仅19种，占种数的25.33%。鸟类171种，留在天目山繁殖的110种（其中留鸟69种，夏候鸟41种），占鸟类种数的64.33%；非繁殖鸟类61种，占鸟类种数的35.67%。110种繁殖鸟中，属东洋界72种，占种数的65.45%；属古北界19种，占种数的17.27%；属广布种19种，占种数的17.27%。蜘蛛和昆虫类广布种与东洋界数量相当，东洋界和古北界混杂分布，互相渗透。

天目山真菌有4纲47科108属269种。真菌种类数量随海拔高度呈垂直分布递减趋势，多分布在海拔350~650米地段，且与植被类型有关。常绿阔叶林、常绿落叶阔叶林、针阔混交林和杂灌丛林中较丰富，而针叶林、毛竹林和矮灌木林地数量明显减少。天目山真菌10种以上的科有牛肝菌科（10种）、马勃科（14种）、麦角科（14种）、灵芝科（17种）、白蘑科（25种），红菇科（30种）、多孔菌科（39种）7科。

天目山非金属矿主要为石灰岩，当地农民开采石灰岩烧制石灰，用于农业生产和房屋建筑，其中西天目乡九狮村坞山口石灰矿从20世纪50年代开始开采，曾开采20余年，后转为碾制建筑用石块、石粒、石粉。

【主词条：天目湖旅游度假区】

天目湖旅游度假区位于苏、浙、皖三省交界处的江南历史名城溧阳市境内，区内座落着沙河、大溪两座国家级大型水库因属天目山余脉，故名“天目湖”。成立于1992年，总规划面积320平方公里，是首批国家级旅游度假区、国家生态旅游示范区、国家AAAAA级旅游景区、国家森林公园、国家湿地公园。

天目湖拥有山水园景区、南山竹海景区以及御水温泉等核心旅游景区，并有十思园、玉枝农场等众多高标准生态示范园及水电科普园。

西天目山位于临安县城西北31千米，於潜区西天目乡境，为分水江支流天目溪发源地，古称浮玉山。主峰仙人顶海拔1507米，被誉为“浙西诸山之祖”。1500年前即以古木繁茂著称，今从禅源寺到开山老殿之间，仍分布着大片乔木，有柳杉、金钱松、银杏、枫香等，其中柳杉一般胸径达2米，高30余米，树龄逾千年，被称为“千秋树”。山中有木本植物1200多种，草本植物1800多种，有“植物王国”之称。

东天目山位于杭州临安西面，与西天目山相距10千米左右，主峰大仙顶，海拔1480米。位于东经119°15′—119°45′，北纬30°16′—30°40′之间，东西长约46千米，南北宽约35千米，面积约1610平方千米，海拔最高1479米。处于中亚热带南缘，属典型的亚热带湿润季风气候，从河谷到山顶年平均气温为18.8℃—8.9℃，年降水量1390—1870毫米，无霜期235—209天，冬季寒冷干燥、夏季炎热潮湿。

【主词条：浙江天目山国家级自然保护区】

1956年，天目山林场被林业部列为“天然森林禁伐区”，天目山管理重点转向自然资源保护。1984年，天目山管理局成立。1986年，天目山保护区经国务院批准成为全国首批、省内首个国家级自然保护区，管理机构在两年后更名为浙江天目山国家级自然保护区管理局。

天目山国家级自然保护区位于浙江省西北部临安区境内，保护区东、南、西三面与临安市天目山镇毗邻，西北部与临安区於潜镇和安徽省宁国市接壤，北部与浙江安吉龙王山省级自然保护区（现晋升为安吉小鲵国家级自然保护区）交界，总面积4284公顷，主峰仙人顶海拔1506米。保护区是以保护生物多样性和森林生态系统为重点的森林和野生植物类型国家级自然保护区，集森林植被典型性、生物资源多样性、自然人文景观独特性于一体，是我国江南不可多得的“物种基因库”和“文化遗产宝库”。