嵩山的地质构造以褶皱为主，总体呈近东西走向的一系列背斜向斜穹窿构造组成。断裂以北西南东为主，把嵩山一分为三。
嵩山岩石的弯曲现象称为褶皱。包括向斜和背斜。岩石在构造运动作用下，或者说在低应力作用下，改变了岩层的原始产状，不仅使岩层发生倾斜，而且大多数形成各式各样的弯曲。褶皱是岩层塑性变形的结果，是地壳中广泛发育的地质构造的基本形态之一。
嵩山岩块沿着断裂面有明显位移的断裂构造称为断层。断层的规模有大有小，所波及的深度有深有浅（深可切穿岩石圈或地壳，浅可切穿盖层或只在地表）；形成的时代有老有新；有的是一次构造运动的结果，有的是多次构造运动的结果；有的已不活动，有的还在继续活动；形成断层的力学性质或张或压或剪，各不相同。
嵩山系由前震旦纪古老片岩、片麻岩及石英岩构成的断块褶皱山，所以山势陡峭，雄伟壮观，形成明显独特的构造侵蚀低中山之地貌。嵩山地形比较复杂，山地、丘陵、盆地、河谷小平原。嵩山的主体部分太室和少室，峰峦峥嵘，纯属山地面貌。内力地质作用（地壳运动、岩浆运动、变质作用、地震作用）对嵩山的形成起决定性作用，留下了明显的痕迹。嵩山地壳运动经过了嵩阳运动、中岳运动、少林运动、怀远运动、燕山运动及喜马拉雅和新构造运动。
中岳运动形成嵩山雏形，燕山运动确定嵩山基本格架经过风化剥蚀后形成今天的嵩山山体。中岳运动末期岩浆发生，形成岩浆入侵，同时又产生变质作用，使已形成的岩石又进一步变质，则形成复杂的变质岩系。
嵩山经风化、侵蚀、溶蚀、沉积作用和改造、滑动、崩塌等作用。嵩山这些运动与作用的产物，被地质学家誉为“五世同堂”的“天然地质博物馆”，嵩山距今已有35亿年的历史，成为我国最古老的山。
嵩山植被覆盖率达65%，嵩山共有维管植物147科、643属、1540种。其中蕨类植物21科、36属、70种；裸子植物5科、9属、10种；被子植物121科、598属、1460种。含30种以上的大科有菊科（50属、121种）、禾本科（61属、108种）、蔷薇科（27属、101种）、豆科（28属、72种）、十字花科（23属、44种）、毛莨科（11属、38种）、莎草科（9属、36种）、蓼科（4属、34种）等10科，约占本区植物总属数的40%，总种数的42%，是嵩山植物区系组成的优势科。
用材植物中木本植物有338种，其中乔木141种，它们是组成山区森林植被的建群种和优势种，也是用材植物的主要资源。分布数量较多、蓄积量较大的主要有栓皮栎、麻栎、化香、短柄袍、槲栎、侧柏、洋槐、油松、栾树、黄檀子、鹅耳枥、大果榉、山槐等47种。
野果植物中野生果树有89种。主要分布于蔷薇科、壳斗科、桑科、葡萄科、猕猴桃科、柿树科和胡颓子科。其中，野山楂、湖北山楂、板栗、河南海棠、欧李、伞花胡颓子、小果蔷薇分布广泛。
观赏植物有316种。其中观赏蕨类植物43种，草本花卉92种，观赏乔木44种，观赏灌木98种，观赏藤本植物39种。在该区分布数量多、观赏价值大的有165种。如杜鹃、满山红、湖北海棠、山荆子、河南海棠、黄栌、白鹃梅、山梅花、珍珠梅、三裂绣线菊、络石、爬行卫矛、天目琼花、全裂翠雀、秦岭翠雀、华北耧斗菜、流苏树、紫丁香、玉铃花、千屈菜等。
淀粉植物有94种。主要分布于禾本科、壳斗科、蓼科、百合科、天南星科和桑科。大多数植物的淀粉贮藏在果实和种子中，但拳参、何首乌、地榆、翻白草、葛以及百合科、天南星科植物的淀粉主要分布在块根之中。嵩山分布较为集中、经济价值较大的有板栗、栓皮栎、麻栎、黄檀子、棠梨、河南海棠、地榆、蕨 、葛以及禾本科植物。
嵩山药用植物有1046种（包括藻类、菌类及苔藓植物、蕨类植物、种子植物）。其中全草类药用植物有龙牙草、茵陈蒿、藿香、薄荷、淫羊藿、马鞭草、益母草、泽兰、败酱等；根及根茎类药用植物有拳参、地榆、半夏、天南星、桔梗、沙参、羊乳、党参等；皮类药用植物有杜仲、合欢皮、桑白皮、香加皮、地骨皮等；叶类药用植物有桑叶、侧柏叶、艾叶、罗布麻叶、大青叶、臭梧桐叶等；花类药用植物