大九湖整體處于中國地勢第二級階梯的東部邊緣，由大巴山東延余脈組成高山盆地，地質(zhì)變遷中積水成湖。盆地底部海拔170～1 800米，周圍環(huán)繞著2 200～2 400米的陡峭群山，最高海拔為2 796.8米，是深藏于神農(nóng)架逶迤群山中罕見的亞高山濕地。

大九湖盆地是由第四紀(jì)冰川侵蝕、流水侵蝕和巖溶溶蝕共同作用下形成的。在冰期，以冰川侵蝕作用為主，冰川把大量的冰磧物帶到盆地中央低洼處；在間冰期，則以流水侵蝕和巖溶溶蝕作用為主。冰川和流水作用的結(jié)果是趨于把地表夷平，把高處的物質(zhì)帶到低處，是一種均衡作用。巖溶作用則是一種差異侵蝕作用，高處由于匯水少溶蝕得就少，盆地低洼處匯水豐富，因而溶蝕作用就特別活躍。盆地內(nèi)部的碳酸鹽物質(zhì)被溶蝕后，源源不斷地被通過地下巖溶暗河系統(tǒng)輸出盆地流域之外，盆地中央才愈來愈低，久而久之形成大九湖。

大九湖地區(qū)保存有較完好的更新世（距今260萬—1萬年前）冰川地貌和冰漬物，主要的冰川地貌有冰斗、冰窖、角峰、刃脊、槽谷、基巖鼓丘等。冰斗和冰窖散見于大九湖盆地周圍的山坡上，通常是高懸于槽谷之上的馬蹄形洼地，三面環(huán)以陡峭巖壁，一面留有開口。角峰和刃脊多分布于大九湖地區(qū)冰斗和冰蝕洼地的上部，有9座冰蝕角峰保存完好，都是不用方向開口的冰斗、冰川侵蝕后的殘留部分，山坡陡峻，峰頂直插云天。大九湖的知名一景“猴王問天”便是一座典型的角峰。